solarstrom eigenverbrauch optimieren – markt - förderungenfranz baumgartner, 2016-11-01; bauf und...

59
Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - Förderungen 11. März 2011 Prof. Dr. Franz Baumgartner ZHAW University of. Appl. Sciences Zurich, School of Engineering, IEFE; www.zhaw.ch/~bauf Lyss, Lenzburg, Schweiz im Nov 2016

Upload: others

Post on 01-Mar-2020

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Solarstrom Eigenverbrauchoptimieren – Markt - Förderungen

11. März 2011

Prof. Dr. Franz Baumgartner

ZHAW University of. Appl. Sciences Zurich, School of Engineering, IEFE; www.zhaw.ch/~bauf

Lyss, Lenzburg, Schweiz im Nov 2016

Page 2: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Fossile Energien gibt zu denken!

Slide 2.

GELD UMWELT ZUKUNFT

Bergbauriese Milliarden abschreiben

SPIEGEL ONLINE -15.01.2016 Zwanzig

Milliarden Dollar hat der weltgrößte

Bergbau-konzern BHP Billiton ins

US-Geschäft mit Schiefer-gas und -

öl gesteckt. Nun schreibt er rund ein

Drittel davon ab: Der Ölpreis-verfall

macht die Förderung durch das

umstrittene Fracking unrentabel.

Page 3: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Tundra in Alaska März 2014

• by JUSTIN GILLISJAN. 16, 2015

Slide 3.

Page 4: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

2014 das wärmste Jahr seit 1880

Slide 4.

• by JUSTIN GILLISJAN. 16, 2015

Page 5: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Und wie steht's mit dem Klima?

5

Over the last two decades, the Greenland and Antarctic ice sheets have been losing mass,

glaciers have continued to shrink almost worldwide, and Arctic sea ice and Northern Hemisphere

spring snow cover have continued to decrease in extent (high confidence)

www.iccp.ch

Sept. 2013

2° Ziel

0.8m Ziel

Page 6: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Oberflächen Temperatur +1 °C / 66a Nordhalbkugel im Sommer

6James Hansen and Makiko Sato; Environ. Res. Lett. 11 (2016) 034009

Figure 1. Frequency of occurrence of local temperature anomalies (relative to 1951–1980 mean) divided by local standard deviation (horizontal axis) for land

areasshown on map. Area under each curve is unity. Numbers above the maps are percent of the globe covered by the selected region. ‘Shift’ and ‘width’ refer to

the dashed curve fit to 2005–2015 data and are relative to the 1951–1980 base period.

Page 7: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

2011Deutschland hat gehandelt nach Fukushima!-7GW KKW

Fr. 04.02.2011 So 20.03.2011

18 GW Nuklear

12 GW Nuklear

Abschaltung von 7 KKW Reaktoren am 16. März 2011

Nach dem Unfall in Japan am 11. März und vor den Landtagswahlen

in Baden Württemberg: Neckarwestheim-1, Philippsburg-1 (Baden-Württ.),

Biblis A und B (Hessen), Isar-1 (München) und Unterweser (Niedersachs).

www.transparency.exx.com

Page 8: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Das Volk hat zu zahlen und zu entscheiden

2011-03-12

8

4. Sept 2013

Schweizerischen

Bundesrates

13.074 Botschaft

Energiestrategie 2050

Ausstieg Kernkraft

Tagesanzeiger, 6.9.2012

Page 9: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

2013Szenario Schweiz 2050 – Bundesrat

.9

Stand RE Zubau, Frank Rutschmann, Sektionschef Erneuerbare Energie BFE, 2012-08-17

PV 5%

CH Anteil

PV 2%schon

erreicht

Page 10: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Erfolgreicher Zubau von Photovoltaik in der Schweiz – aktuell ca. 2% Erzeugungsanteil

Slide 10.

Winterthur, Eulachhalle 384kW

Flumroc: PV Dach: 71kW, PV Fassade: 57 kW, ges. 138kW

Winterthur, Werkhof 78kW Neuendorf, Migros 5200 kW

Tenna, Solarskilift 62kW

Page 11: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Was wurde bisher mit Bundesgelder erreicht? Ziel: Erneuerbare Produktion von 24TWhKEV-Cockpit 3. Quartal 2016, Stand 3. Oktober 2016

• 3.2TWh/a in Betriebdavon (ca. 700MW PV)

254Mio Fr für Biomasse207Mio Fr für Wasserk.168Mio Fr für PV KEV187Mio Fr für PV Einmalv.

• 3.6TWh/a Finanzzusagedavon (Zusage 2015)

408 (330) Mio Fr für Windk.184 (150) Mio Fr für Wasserk.17 (80) Mio Fr für PV

• 13TWh/a inkl. Warteliste

Slide 11.

http://www.stiftung-kev.ch/berichte/kev-cockpit.html

Page 12: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Status Photovoltaik in des Schweiz 2015

• Photovoltaik2% Erzeugung

• 1Mrd Fr Umsatz

• In der Schweiz6400 Jobsim Jahr 2015

http://www.swissolar.ch/fileadmin/user_upload/Solarenergie/Fakten-und-Zahlen/Branchen-Faktenblatt_PV_CH_d.pdf

Page 13: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Die Anfänge in den USA 1954

13

1958 @ 9% efff

D.M. Chapin, C.S. Fuller, and G.L. Pearson, “A New pn

Junction Photocell for Converting Solar Radiation

into Electrical Power,” J. Appl. Phys. 25, 676 (1954)L.L.Kazmerski, 2014 Nov, Kyoto World PV Conf.

Page 14: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Wirkungsgrad Rekordzellen steigen

14

Page 15: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Beispiele marktdominanter PV Module aus industrieller Fertigung ∆ 25 Jahre

1989 2014

Standard kristallinesSilizium

12.8% / 55W/ 25 Jahremonokrist. Silizium, 4``Siemens Solar, DNo.: SM551.30m x0.33m

15.9% / 260W / 25 Jahremultikrist. Silizium 6``Trina Solar, ChinaNo: TSM-260, PC05A1.65m x 0.99m

StandardDünnschicht

5.7% / 30WAmorphes SiliziumArco Solar, USNo.: G40001.28m x 0.41m

13.8% / 170W /25 JahreCIS CuInS2Solar Frontier, JapanNo.:TSM-260, PC05A1.26m x 0.98m

15

Diese Module sind am ZHAW SoE Dach des IEFE in Winterthur im Einsatz und

werden zu Unterrichtszwecken eingesetzt. (TSM-260 ersetzt durch LDK-260)

https://www.zhaw.ch/de/engineering/institute-zentren/iefe/news/news/news-single/neues-photovoltaik-outdoor-labor/

Page 16: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Industrialisierung vor 100 Jahren in USA

Henry Ford: Production & Labor Innovations

Ford was dedicated to the production of an efficient and reliable automobile that

would be affordable for everyone; the result was the Model T, starting in

October 1908.

Practice techniques of mass production revolutionize industry

• use of large production plants

• standardized

• interchangeable parts

• and the moving assembly line

Mass production cut down on the time required to produce an automobile, which

allowed costs to stay low. (in 1918 US market share about 50%).

Slide 16.

y = 26439 x -0.207

Learning Rate

LR=1-2-0.207 = 0.13900

3600

10 100 1000 10000

$ (i

n 1

958$

)

thousand units cumulative shipments

Fords T-Model cost reduction

1909

1923

1918

Page 17: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Weltweiter PV Preisenkungdurch Industrie

Cumulated installed world market of solar cells

Gøran Bye, Bruno Ceccaroli“Solar grade silicon;”Journal of Solar Energy Materials& Solar Cells , 2014

1$ /W

150mm

17

in 40 Jahren

von 50$/Wp

auf 0.5$/Wp

SEMI, ITRPV

[$/W] year

0.58 2014

0.33 2024

Page 18: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Industrielle Produktionsanlagen kommenauch aus der Schweiz: Meyer Burger

Pauli, CEO, 2011

block cutting

waferning - wire saw

Page 19: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Kostenanteile der Komponenten MW ParkSi, Wafer, Zelle, Modul, System (-1/3 in letzten 3a)

19

Process Step € cent/W€ cent/W

2013 € cent/W

$c/W Spot M.2016 Oct

Poly Silizium 9 14$/kg Si 9N

Wafer 11 wafer 20 14other mat. cell 11

op + financ cell 2 cell 13 33 22glass 8

other mat. Module 11

op + financ module 3 module 22 PV module 55 40

mounting mechanical 156" multi /4.5W

http://pvinsights.com

installation 15

inverter + electr 12

plant planing 10 BOS 52Balance of Systems 52

Grid connected PV 107 Plant System 107 Total 107

F. Baumgartner; Jan 2013 (Basis, EUPVSEC 2012 data and other)

Page 20: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Sharp0.4GW

Q-Cells0.4GW

Q-Cells0.6GW

First Sol1.1GW

Suntech1.6GW

Suntech2GW

Yingli2.3GW

Yingli3.2GW

Trina3.6 GW

Trina5.5GW

Q-Cells0.2GW

Sharp First Sol0.5GW

Suntech0.7GW

JA Solar First Solar

First So 1.87GW

Trina2.6GW

Yingli3.3GW

Canadian4.5GW

Kyocera Suntech Suntech Sharp First Sol1.3GW

Yingli1.6GW

Suntech1.7GW?

Canadian1.9GW

Jinko S3.0GW

Jinko S4.5GW

Suntech Kyocera Sharp Q-Cells Yingli1.1GW

Trina1.3GW

Trina1.6GW

Sharp1.9GW

Canadian2.7GW

JA Solar3.5GW

Sanyo First Solar

JA Solar Yingli Trina1GW

Sharp Canadian1.54GW

Jinko S1.9GW

JA Solar2.4GW

HanwahQ-Cells3.0GW

Weltmarktführer sind nicht stets stabil !!!Wachstumsrate +100% pro Jahr – problematisch

Page 21: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

PV Cost Development & Roadmap

Slide 21.

0

50

100

150

200

250

300

350

2008SMA

2014ITRPV

2025ITRPV

Others

Ground

Mounting

Cabeling

Inverter

Module

www.itrpv.net status 2015

Modulpreisentwicklung Systempreisentwicklung

Page 22: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

PV Plant 200kW – Cost Share Switzerland Q2 / 2013about 1700 SFr/kW

Area related costs

F. Baumgartner, www.zhaw.ch/~bauf, 2013

Page 23: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Preissenkung Solarstrom Schweiz

Slide 23.

26.4

Rp

/kW

h @

30k

W

PV large BRD €

Page 24: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Kosten Photovoltaikstrom Beispiel18 Rp/kWh, 25 Jahre, Zins 2%, Betriebsk. 2%

24

Gesamtkosten PV Anlage 2.5SFr*5000= 12500 SFrJahresproduktion Pn * 1000h = 5000 kWhProduktion Lebendsdauer 25 Jahre 1.3E+05 kWhInvestionskosten/Produktion 0.100 SFrinklusive Finanzierungs 2%, Betriebskosten 2% 0.18 SFrFaktor für Finanzierung +OuM 1.78

Vergleiche KEV Tarife und kWp Kosten; Bund EnV mit Änderung Okt 2013; Anhang 1.2; (Art. 3a, 3b, 3d, 3g, 3h und 22 Abs. 2) siehe auch http://www.swissolar.ch/fileadmin/user_upload/Swissolar/Unsere_Dossiers/KEV-Tarife_de.pdfInvestitionskosten laut Umfrage 2013-Fotovoltaikstudie Auflage 4, Michael Ziegler: 5kW mit 2664Fr/kW und für 100kW mit 1836Fr/kW Netto

vgl. Umfrage CH Preise 2015 (gesamt 58 PV Anlagen) : https://www.fr.ch/sde/files/pdf88/2016_pv_preisumfrage_bericht_ch1.pdf

2015 PV Preise im Durchschnitt 2‘459 Fr/kW (Median CHF 2‘225; Preis inkl. MwSt) Mittelwert 2400Fr/kW für Anlagen zw. 10 und 20kW

PV Kraftwerk mit 5kW Nennleistung

Page 25: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Lokal grosse Unterschied bei der Vergütung des rückgespeisten PV-Stroms

Slide 25.

http://www.vese.ch/karte/ Gemeindenamen: LyssKeine Eigennutzung

1.1.2016 bezahlten Vergütungen i. Mittelfür <30 kVA beträgt 10.30 Rp/kWh

Page 26: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Vergütung aus Bern PV-Einmalvergütung3900 Fr für 5kW (ca. 1/3 der Investition)

Slide 26.

Am 29. Juni 2016 hat der Bundesrat den Netzzuschlag auf 1.5 Rp./kWh per 1. Januar 2017 festgelegt und diesen damit um 0.2 Rp./kWh ggü. 2016 erhöht. Aufgrund der Erhöhung des Netzzuschlages stehen für das 2. Halbjahr 2016 weitere CHF 50 Mio für PV-Einmalvergütungen zur Verfügung. Konkret bedeutet das, dass alle Anlagenbetreiber den definitiven EIV-Bescheid innert 9 Monaten nach dem Einreichen der vollständigen Inbetriebnahme Meldung und des Formulars «IBAN/Wahlrecht» erhalten, sofern die finanziellen Mittel vorhanden sind.Abgerufen am 30.10.2016 -https://www.swissgrid.ch/swissgrid/de/home/experts/topics/renewable_energies/remuneration_re/eiv.html

https://www.guarantee-of-origin.ch/swissforms/TarifPho.aspx?Language=DE

ca. 1000 Fr pro 1kW PV kommen aus Bern mit EIVTendenz sinkende: 5kW nur noch 780Fr pro kW PVhttp://www.stiftung-kev.ch/berichte/eiv-cockpit.html

Page 27: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Finanzierung einer PV Anlageeiner 5kW PV Anlage,

1

Slide 27

An

fan

gsi

nve

stit

ion

sch

lüss

elfe

rtig

100%

o

der

12

500

CH

F

Ein

mal

verg

ütu

ng

31%

In

vest

3900

Fr

Finanzierungsbeitrag ca. 10 400 Fr

=5000kWh*1/3*0.25Fr/kWh*25

durch Eigennutzung von 1/3 des

am Dach erzeugten Solarstroms

durch vermiedenen Strombezug

zu 25 Rp/kWh in 25 Jahren

(83% Anfangsinvestition) Ertragszinsenca.1.5%

Jahr derInbetriebnahme

25. Betriebsjahr

O&M Kosten 1.5%/a Inv

37% Invest total in 25 Jahren

Einspeisung 6Rp/kWh von 2/3 PV Strom

in 25 Jahren

total 40% vom Anfangsinvestment

Die laufenden Betriebskosten können in

etwa von den Vergütungssätzen des nicht

im Haus direkt gebrauchten Solarstroms

gedeckt werden.(keine KEV) Es besteht

eine Rücknahmepflicht des eingespeisten

Solarstroms vom Verteilnetzbetreiber

(Artikel 7 und 2bEnV)

aktuell (2016) Vergütung ca 10 Rp/kWh

vgl. www.vese.ch

-12 500 + 3 900 + 10 400 = 1 800 in Fr (ohne Steuerersp.)

Page 28: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Global Photovoltaic Market Growth

Report IEA-PVPS 2016 - ISBN 978-3-906042-45-9

Page 29: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

PV Market trends+58GW in 2016 cum. to 242GW global

2016 May https://www.greentechmedia.com/research/report/global-pv-monitorin-2016-2020

EUROPA

USA

Asien

Page 30: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Entwicklung Solarmärkte Schweiz

Solarthermie Photovoltaik

30

BFE Markterhebung Sonnenenergie 2015, erschienen Juni 2016; http://www.swissolar.ch/fileadmin/user_upload/Markterhebung/Marktumfrage_2015_def.pdf

Page 31: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Elektrischer PV Strom betreibt die Wärmepumpe

12kW, CH

Heatpump

JAZ 3

Ambient heat

10 kWh

grid

Solar power

5 kWh

electricity

5 kWh

Heat

15kWh

130m2

30kWh/m2

1300kWh_el

8m2 PV eff 17%

Siehe Tagung 3. Nov 2016 Electrosuisse ETG, Dietikon

Page 32: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Grober KostenvergleichPV WP versus Erdgas

PV: 18 Rp/kWhe

Leistungszahl 3

18/3= 6 Rp/kWht

32

Typ II: Einfamilienhaus, durchschnittlicher Jahresverbrauch von 20'000 kWh, Heizung mit Warmwasser, Kesselleistung 12 kW (Preis inkl. CO2 Abgabe ohne MWStr.)

http://gaspreise.preisueberwacher.ch/web/index.asp?z=4

Wärme aus ERDGAS8.4 Rp/kWh

Wärme aus PV+WP

Page 33: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Schweizer Solarpreis 2016: PV 556kW + WP (Warmwasser+Heizung)Mehrfamilienhaus Zürich, Letzenholzstr.

33https://www.solaragentur.ch/solarpreis/schweizer-solarpreis

Page 34: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Kostenentwicklung PV versus Nuklear

Photovoltaic Nuclear reactor

Breyer, EUPVSEC, Hamburg Sept 2011

2016 Hinkley Point CNuclear Plant22 Mrd. $ für 3.2GW = 7$/W

Page 35: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Wieviel Speicher braucht die Photovoltaik?

1. Für die Netzstabilität und Energiebereitstellung,bis zu einem PV-Anteil von 15% keine zusätzlichen Speicher nötig!!! (15% PV Anteil nach BFE, Bundesrat im Jahr 2040)

2. zur Erhöhung des Eigenverbrauchs auf Kundenwunsch schon heute(selbst erzeugten Solarstrom gleich selbst nutzen)pro Haushalt (Verbrauch 2012 ca. 5100kWh)PV Speicher mit je etwa 5kWh Batteriebei 5kW PV Nennleistung (ca. 30 Quadratmeter pro Haushalt)

damit Eigennutzung PV Strom von 1/3 auf über die Hälfte möglich

.04.11.2016

Page 36: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

ZENTRAL DEZENTRAL

Slide 36

.

Page 37: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

PV Strom lädt die Batterie bei Sonne,Nacht - Haushalt bezieht Strom von der Batterie

Vorteil fürs Netz: Einspeisungsspitzen reduziert

Slide 37.

Analyse IEFE bauf (Lastflüsse H4)

Beispiel:

Haushaltsverbrauch 5000 kWh

PV Nennleistung 5kWp (4MWh/a)

PV Prod. entspricht Jahresverbrauch

Batteriekapazität: 5kWh (nutzbar)

jährlich 200 Zyklen gespeichert,

wenn PV AC limit 50% Pvnenn

Fazit:

20% des Haushaltsverbrauch

kommt von der Solarbatterie

Page 38: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

2012-Solar Home Storage Systems on the market and pricing 2012

.

Commercial PV Battery + Power ElectronicsNominal Capacity C nom [kWh] 13.8Price rel. per kWh nom 833€ Used Capacity C used [kWh] 6.9lifetime full cycles @ DOD 50% 1350lifetime stored capacity [kWh] 18630cost of stored kWh 0.62€ financing costs factor (5% interst rate, 5a) 1.2total storage costs per kWh 0.74€ http:/ /www.mare-solar.com/shop/eigenverbrauch-speichersysteme-solarworld-sun-pac-c-66_532_607.html

An example of a marketing document:

To increase self consumption from 38% to 50% of consumption +22%

investment of typ. 11 500€

per 6.5kW PV STC is needed(doubling investment costs)

total 2700 full cycles / 270 cycles @10aSlide 38

Page 39: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Tags - ladenNacht - entladen

Slide 39.

MiDiMo

TAGSSolarstrom in die Batterie

NACHTSStrom aus der Batterie

6.3kWSolar

6.3kWhTeslaBatterie

Page 40: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Nur 6% des Wochenstroms kommt vom Netz

Slide 40.

Page 41: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

z.B. Fronius Symo Hybrid PV+Storageist gleichzeitig Photovoltaik- und Batteriewechselrichter, 3phasig für, 3, 4 bis 5kW

Slide 41.

http://www.fronius.com/cps/rde/xchg/fronius_international/hs.xsl/83_20054_ENG_HTML.htm?inc=108602.htm#.VexktEa6ThE

Page 42: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Beispiel Aug 2014 - sonniger Tag 30kWh Li-Speicher, 15kWp PV

42

.

Page 43: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Energieflüsse und Kennzahlen

Slide 43.

N. Pearsall, F. Baumgartner, PV Performance, Wiley, Nov 2016, ISBN 978-1-78242-336-2

Invest.1300€/kWh

Page 44: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Die Antriebsbatterie

Slide 44.

Page 45: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Tesla – Powerwall10kWh / 3500$ only battery

Los Angeles, 2015-04-30

Slide 45.

http://www.golem.de/news/powerwall-tesla-haengt-den-autoakku-an-die-hauswand-1505-113849.html

Auslieferung Sommer 2015

http://www.teslamotors.com/powerwall

Batteriepreis

350$/kWh @ 10kWh Powerwall / 2kW

130 x 86 x 18 cm; -20 bis 43 °C; 100kg

250$/kWh @ 100kWh Powerpack

Gigafactory Nevada Inv. ca. 5 Mrd $

(green US @ 900 Mio Powerbacks)

Elon Musk, 2015 March, Teslawall

VIDEO https://www.youtube.com/watch?v=yKORsrlN-2k&feature=player_detailpage

Vergleiche auch: UBS Investor Information Aug. 2014: Big Power Out PV + Battery in!!

Page 46: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Learning Curve Li-Ion Battery PacksRef. F. Baumgartner, EUPVSEC 2016, June, Munich

Slide 46.

100

200

400

0.01 0.1 1 10 100 1000 10000

$/kW

h

GWh cum.

2007

2017

2015300$/kWh1.2Mio EV

[1] B. Nykvist, M. Nilsson; «Rapidly Falling costs of battery packs for electric vehicles»,Stockholm Environment Institute & KTH Royal Institute of Technology, Stockholm; Nature Climate Change; 9th Feb 2015

EVs batterymarket leadersLR=0.06 [1]y = 357.31x-0.087

LR=1-2-0.087 = 0.06

LR = 0.10

LR = 0.15EPRI US, 2015W. Hofmann, 2015

2025; 1/4 cars EVeach 50kWh

30 Mio x 50kWh=1500GWh/a

20205Mio EV

2025

50 000 German PV home batteries 5kWh

0.25GWh

2030 100 Mio cum EV´s

Paris EVdeclaration COP21

Page 47: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Blick in die Glaskugel - Kostenprognose

10.4 8.2

35

15

7

20.8

0

5

10

8.38

20

12

7.2

0

10

20

30

40

50

60

2015 CH H4Stromkosten

2014 CH H4Kanton ZH

2015 PV +Batterie

2025 PV +Batterie

2035 PV +Batterie off-grid

Rp

/kW

h

H4

Hau

shal

tsku

nd

e Energie

Abgaben

Netz

Slide 47.

PV Erzeugung-5%/a CAGR

Abgaben Netzoder

Winternotstrom

Batterie-8%/a CAGR

F. Baumgartner, ZHAW, 2016-11-01, eigene Analyse

BRD 2015

CH 2017 H420.4Rp/kWh910Fr / a

Page 48: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Inve

rter

ZHAW IEFE neues Testlabor in Winterthur fürPV Batterie Systeme Herbstsemester 2014 – Studiengang Energie u. Umwelt

• Strom- Spannungsgeneratoren simulieren alle Wettersituationen am Eingang des Wechselrichter

• Speicher (Batterie, Flow-Redox)

• Elektronische Lasten simulieren

.

Li

Flow

Redox

Studenten

Arbeitsplätze

Messung Wirkungsgrad Inverter

Pn versu Vdc, Soladin Mastervolt,

Laborübung PEPW FS 2015

Lantschner, Baumann

04.11.2016

Page 49: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Weiterbildung in Winterthur ab 18. Nov 2016

• Photovoltaik und Batteriespeicher

• Netze – Smart Grid

• Bewirtschaftungskonzepte

Slide 49.

https://weiterbildung.zhaw.ch/

Page 50: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Wirtschaftlichkeit nur mit Betriebsdauer 25 oder 30 Jahre bis 80% Pn !

50

https://www.electrosuisse.ch/de/verband/bulletin-sevvse.html

T. Baumann, F. Baumgartner, F. Cairgiet, M. Pezzoti, J. Haller, Bulletin SEV/VSE, Nov. 2015

Page 51: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

ZHAW IEFE – Messtechnik für PV Quality

• Portabler IV Messung mit LED Flasher Sept 2014

• PV Thermografie, Module, Zelle, D. Schär, ZHAW, MA2015

51

Page 52: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

The future is solar

25

10

4 3 3

05

10152025

dailyPV

prod. [kWh/d]

Solarstrom

PV

Haushaltsgeräte

Wärm

epumpe

E-M

obilitätÜ

berschuss

We need the supportfrom the grid several coming decades

10kW PV, 50 m2 ; WF:170m2 @ 30kWh/m2/a

3600kWh/a

Heat pump

COP 3.5

2020: 5% EV’s

12kWh/100km, 25km Tagesfahrt; 1.2kWp

typ.

E-Auto-

batterie

Kapazität

Franz Baumgartner, Zurich University of Applied Science; www.zhaw.ch/~bauf

Page 53: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Beispiel: Solares Einfamilienhaus mitSolarem-Haushaltsstrom, -Heizung und -Elektroauto

Eckdaten vom Eigentümer:

1985 Baujahr, Einfamilienhaus, Heizung monovalente Erdwärmesonden, s. -Studie auf der BFE-homepage

2008 Wärmepumpe mit Scroll-Kompressor

2012 Warmwasser über Wärmepumpe und Erdwärmesonden

2014 PV-Solaranlage 16,4 kWp, s. att.

2015 vollelektr. E-Car (mit eigener "Tankstelle")

Verbrauch Heizung, WW, Haushalt 7000kWh Strom

Erzeugung PV Plan 17.000kWh jährlich (seit 19.05. aktuell 11.500 kWh)

= 243%-PEB-EFH

Untersiggenthal/AG

www.staerk-erdwaerme.ch

Slide 53.

Solar Wärme WW/HMuKEn 150m2

Page 54: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Möglicher Schweizer EE Stromproduktion

54

0

2

4

6

8

10

12

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

TW

hJa

hre

spro

du

ktio

n

Kleinwasser

Biomasse

PV [GW]

jährlicher PV –Zubau 500 MW

ca. 60 W_PV/a pro Kopf

Investment < 1Mrd CHF/a

1GW PV erzeugt ca. 1TWh

20% PV Ziel 2050

Energiestrategie

10% Stromverbrauch

PV für priv.

Warmwasser

mit WP

Batterien

E-Mobile ?

E-mobil PV

Tankstellen

50% derEV

7% PV / 20148% PV / 2014

2%

Page 55: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Massnahmen Empfehlungen

1. PV Einmalvergütung erhöhen bis 100kW

2. 50% Förderbeiträge für PV (Endziel 20% Strom!)

3. Lastgangszähler erst ab 100kW(Kosten Lastgangszähler <600SFr/a dann Zählerkosten 2 Rp/kWh bei 30kWp oder >10%

4. Privathaushalte Ziel Invest. unter 10 000 SFr

5. Den Trend PV-Strom in Wärme aufnehmen - WPKostenvorteil und Umweltvorteil zu fossil!

6. PV Batterien ab 2020 wirtschaftliches Potential erwartet –steigert Eigenverbrauch mit Batterien schon heute durch Pioniere

7. Bei Energieentscheiden darf nicht nur das GELD zählen, sondern auch die Verantwortung für die nächste Generation

55

Page 56: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

• Seit 1988 in der Forschung u Entwicklung Photovoltaik an Hochschulen in Deutschland und der Schweiz

Mandate / Beratungsgremien

• Bundesamt für Energie Direktorium, Bern

• Energiekommission Liechtenstein, Frauenfeld, Feldk.

• Forschungs- Förderung Fond, Wien

• Wiss. Beirat, Smart Grid Solar Bayern

• AEE Agentur für Erneuerbare Energie, Bern

• Erneuerbare Energie der ETG der Electro Suisse

• Scientific Committee European Photovoltaic Conf.

56

Meine Energie-Aktivitäten

Dokumentation siehe zum Downlaod https://home.zhaw.ch/~bauf/

Page 57: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Danke für die Aufmerksamkeit

Publikationen www.zhaw.ch/~bauf

F. Baumgartner

Solar Wings, 650kW Lonza Solarpark, Waldshut Solar Wings, 60kW, TennaUnabhängige Beratung für PV home batterie Systeme bei: Bruno Aeschbach, Franz Baumgartner, www.prosumtec.ch

Page 58: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Autonomy versus PV power and battery capacity

Ref.: C. Lorenz, ; Wirtschaftlichkeit Batteriespeicher , 29. Januar 2014; www.ie-leipzig.com

2015-08-27 Franz Baumgartner, Zurich University of Applied Science; www.zhaw.ch/~bauf

Page 59: Solarstrom Eigenverbrauch optimieren – Markt - FörderungenFranz Baumgartner, 2016-11-01; bauf Und wie steht's mit dem Klima? 5 Over the last two decades, the Greenland and Antarctic

Franz Baumgartner, 2016-11-01; www.zhaw.ch/~bauf

Web Simulations Tool

Slide 59.

http://www.solar-toolbox.ch/simulation/