Die Kraft der Sonne: Photovoltaik, Solarthermie und das Projekt Desertec

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1 SCHOTT Konzern Die Kraft der Sonne: Photovoltaik, Solarthermie und das Projekt Desertec Dr.-Ing. Hans-Joachim Konz Mitglied des Vorstandes der SCHOTT AG Technische Universität Darmstadt, 25. Februar 2010

2 2 Segmente und Geschäfte der SCHOTT AG Home Appliances Precision Materials Optical Industries Home Tech Pharmaceutical Systems Advanced Materials Flat Glass Electronic Packaging Lighting & Imaging Solar

3 3 Der Meeresspiegel steigt bis 2100 um einen Meter , Kopenhagen. Klimaforscher: Politisch ist der Klimagipfel in Kopenhagen gescheitert, jedoch herrscht ein breiter internationaler Konsens zu Umweltschutz und Klimaerwärmung: Begrenzung der Erderwärmung auf 2 Grad Celsius Globale Senkung des CO 2 -Ausstoßes spätestens ab 2020 EU reduziert CO 2 Emissionen um 30%, Deutschland um 40% bis 2020 gegenüber 1990 Finanzielle Förderung für Entwicklungsländer Die Antwort auf die Frage nach neuen Konzepten der Energieerzeugung ist essentiell für die ökologische und gesellschaftliche Zukunft der Menschheit

4 4 Die Energie der Sonne In weniger als zwei Stunden strahlt die Sonne mehr Energie auf die Erde, als die Menschheit im ganzen Jahr verbraucht. Etwa 4 % der Fläche der Sahara reichen aus, um mit Thermischen Solarkraftwerken den Stromverbrauch der Welt zu decken.

5 5 SCHOTT Solar: hochwertige Komponenten für Solarkraftwerke und Photovoltaik-Anwendungen SCHOTT Solar AG Solarkraftwerke (CSP*) Photovoltaik (PV) Solar-Receiver Kristalline PV- Module Dünnschicht-Module * CSP: Concentrated Solar Power

6 6 Versorgungssicherheit Photovoltaik

7 7 Nutzung von Funktionsflächen zur Stromproduktion

8 8 Solarthermische Kraftwerke Source: Solar Millennium AG, Erlangen; SCHOTT ausgezeichnet gut geeignet ungeeignet Bestehende oder geplante Kraftwerke Solarzellen-Flächenbedarf für Weltenergieverbrauch

9 9 Solarkraftwerke mit Parabolrinnentechnologie Zentrale Solarstromerzeugung mit Solarkraftwerken: Das Herzstück kommt von SCHOTT: SCHOTT PTR 70 Receiver als Kernkomponente für Parabolrinnenkraftwerke Andasol 1 (Granada, ES): Leistung 50 MW el m² Fläche > Receiver

10 10 DESERTEC Konzept für EU-MENA

11 11 Long Term Electricity Potentials in EUMENA Biomass Geothermal Wind MED-CSP TRANS-CSP Hydro Solar Typical Yield (GWh el /km²/y) EUMENA Potential (TWh/y)

12 12 Erste Solarkraftwerke in Nord-Afrika für den lokalen Bedarf entstehen Algerien Marokko Ägypten

13 13 Kumulierter Solarmarkt 2020 auf 24 GW prognostiziert Das US Department of Interior hat 4,5 GW an CSP Projekten auf eine fast track Liste gesetzt. Spatenstich bis Ende Marokko kündigt Solarplan mit 2 GW bis 2020 (PV/CSP) an. Australien gründet Solar Flagship-Programm mit 500 MW CSP. Südafrika etabliert 28 EURcent/KWh Einspeisevergütung für CSP-Strom. Türkei wird voraussichtlich Einspeisevergütung für CSP beschließen. Weltbank kündigt die Bereitstellung von zinsvergünstigten Krediten über 3,8 Mrd. EUR für nordafrikanische CSP-Projekte in Algerien, Ägypten, Jordanien, Marokko und Tunesien an. Utilities: EON Renewables investiert mit Abengoa 550 Mio. EUR in zwei spanische Projekte. Stadtwerke München und RWE Innogy sind bei Andasol 3 investiert.

14 14 Global annual DNI > 200 KWh/m²/y after Site Exclusion

15 15 The World Wide Super Grid Electricity Source: SCHOTT Solar AG, Mainz wind off-/ on shore Solar Thermal Power Plant PV Solar Electricity Other Renewables Hydrogen for Transportation ausgezeichnet gut geeignet ungeeignet für solarthermische Kraftwerke Solar Thermal for heating and cooling Super Grid EUMENA Super Grid NAFTA Super Grid ASIA Super Grid AUSTRALIA Super Grid WORLD WIDE

16 16 Solartechnologie: Ökonomie, Ökologie und Verantwortung Solartechnologie hat in den letzten Jahren allein Arbeitsplätze in Deutschland geschaffen Nur wo es einen Markt gibt, kann Forschung und Technologieentwicklung erfolgreich betrieben werden Die Anforderungen: Sicherheit, Bezahlbarkeit und Nachhaltigkeit kann nur ein Verbund von Energieträgern erfüllen Der errungene technologische Wissensvorsprung hinsichtlich Erneuerbaren Energien in Deutschland darf nicht aufgegeben werden

17 17 Desertec Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

18 18 backups

19 19 Zur Erzeugung von 100 KWh/a braucht man in Deutschland: 8,4 m² in Spanien: 5,0 m²..im Irak 4,9 m² in Saudi-Arabien 3,8 m²

20 20 Über 30 Jahre Erfahrung in der Konstruktion von langlebigen Solarmodulen Wesentliche Produktmerkmale SCHOTT Solar Module Strukturiertes Deckglass: weniger Reflektion, höhere Effizienz, geringere Leistungsdegradation Optimierte Zellabstände für Langzeitstabilität Optimierte Antireflex-Beschichtung der Zelle: Hohe Lichtausbeute, höhere Effizienz Neue iso-texturierte Zelloberfläche: höhere Effizienz, dunkles Erscheinungsbild Abstand zwischen Rahmen und Zellen optimiert für geringe Abschattung Spezielle Front- Kontaktierungstechnologie (Metallisierung): weniger Verschattung, höhere Lichtsausbeute Vollautomatisierter High-Tech Lötprozeß: spannungsfreie Zellverbindung für hohe Lebensdauer

21 21 Deutliches Marktwachstum von PV erwartet PV-Markt in GWp (neu installiertes Volumen p.a.) Wachstum des PV-Marktes (Schätzungen 2010E) 8,3 10,0 9,0 8,0 7,0 CAGR E SolarBuzz 47% Sarasin 44% 1,5 3,0 GWp 6,0 5,0 4,0 Sarasin Nov 2003 Sarasin Nov 2005 Sarasin Nov 2007 Source: Sarasin 3,0 2,0 1,0 Kontinuierliches Wachstum im zweistelligen Bereich bis 2010 erwartet 0, E Keine klare Vorhersage in der Wissenschaft SolarBuzz, production led scenario (March 2008) Sarasin (November 2007) Aber: Übereinkunft über Wachstum

22 22 Bei Receivern ist SCHOTT Markt- und Technologieführer Bruchfeste Glas-Metall- Dichtung Durch neue Werkstoffkombination mit angepassten Glas-Metall- Ausdehnungskoeffizienten Hüllrohr mit hochtransparenter Anti-Reflexions- Beschichtung Hohe Abriebfestigkeit (z. B. bei Sandstürmen) Design mit verkürztem Kompensator Absorber aus Stahl mit hocheffizienter Beschichtung Vakuumisolation Gaswärmeleitung unterdrückt

23 23 Receiver sind maßgeblich für die Wirtschaftlichkeit von Solarkraftwerken Receiver wandeln konzentrierte Solarstrahlung in Wärme von bis zu 400 C, die in einer Turbine verstromt wird. Strahlungsselektive Dünnschichten als Absorber, beschichtete Spezialgläser und eine selbst erhaltende Vakuumisolierung sorgen für hohe Wirkungsgrade Neue Glas-Metallverbindungen und eine neuartige Konstruktion machen den Receiver robust gegen die extremen thermischen Beanspruchungen und sorgen für lange Lebensdauer.

24 24 Vielversprechender Markt für SCHOTT Solar SCHOTT Solar CSP-Projekte Nevada Solar One (Nevada, USA) Kapazität: 64 MW el Inbetriebnahme: Juni 2007 Andasol 1 (Andalusien, Spanien) Kapazität: 50 MW el Inbetriebnahme: Dezember 2008 >60% Marktanteil mit hohen Markteintrittsbarrieren Bewährte und geschützte technologische Expertise In umfangreichen Feldversuchen bewährt Robuste Glas-Metall-Dichtung und verbesserte Vakuum-Isolierung Hohe Effizienz durch eigene Beschichtungstechnologie für Anti-Reflex und Absorption Übertragung von mindestens 96%, hoher Abriebwiderstand Technologieführung durch verschiedene Schlüsselpatente gesichert Breiter Kundenstamm aus renommierten Unternehmen Langfristige Zuverlässigkeit der Produkte auf Grundlage bewährter Partnerschaften Kapazität von CSP-Fertigung kann schneller ausgeweitet werden kann die Realisierung von Solarfeldprojekten (2-3 Jahre)

25 25 Studien prognostizieren dem Markt für Solarkraftwerke eine dynamische Entwicklung Kumulierte installierte Kapazität Solarkraftwerke (GWel) GWel Sarasin cumulative (2007) Greenpeace/ESTIA cumulative (2005) WestLB estimates cumulative (2007) Vorteile Solarkraftwerke Ideal für sonnenreiche Regionen Technologie seit mehr als 20 Jahren bewährt Hohes Verhältnis Energieertrag/ Fläche im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien Kombinierbarkeit mit traditionellen Energieträgern und anderen alternativen Energien

26 26 Mit weniger als 4% der Fläche der Sahara könnte der heutige Strombedarf der Welt gedeckt werden Der Flächenverbrauch von Solarenergie ist in sonnenreichen Regionen i. Vgl. zu anderen Energieerzeugungsarten signifikant geringer. Ideale Standorte liegen häufig in trockenen Regionen, in denen kaum alternative Nutzung in Frage kommt. Welt (300x300 km) Europa (EU-25) Deutschland Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 2005 MENA: Middle East North Africa Der durch die roten Quadrate markierte Flächenbedarf für Solarkollektoren würde theoretisch genügen, um in solarthermischen Kraftwerken den elektrischen Energiebedarf der Welt, Europas (EU- 25) bzw. Deutschlands zu erzeugen.

27 27 Die Desertec Industrial Initiative Gegründet am von: ABB, ABENGOA Solar, Cevital, DESERTEC Foundation, Deutsche Bank, E.ON, HSH Nordbank, MAN Solar Millennium, Munich Re, M+W Zander, RWE, SCHOTT Solar and Siemens. Ziel: Umsetzung des DESERTEC-Konzepts. Ein erheblicher Anteil des Strombedarfs für die MENA-Region und 15% des europäischen Strombedarfs sollen bis 2050 erzeugt werden Die DII Planungsgesellschaft entwickelt Rahmenbedingungen für entsprechende Investitionen. Erste Desertec Kraftwerke könnten bereits 2020 im Norden der Sahara entstehen Gründungsveranstaltung der DII am 13. Juli 2009 mit Prof. Dr.-Ing. Udo Ungeheuer, Vorstandsvorsitzender der SCHOTT AG (2. v.li.)

28 28 SCHOTT Solar Geschäftsmodell Wertschöpfungskette solarer Stromerzeugung Silizium Ingot Wafer kristalline Zelle Modul Distribution Systemintegration BOS Installation Glas Photovoltaik Concentrated Solar Power a-si Zelle Modul Stromerzeugung Glas Receiver Kollektor Solarfeld Kraftwerk Stahl Spiegel Rinne

29 29 backups

30 30 Parabolic trough is and is expected to remain the dominating technology for CSP power plants Market share CSP technology Assessment Status 2009 Parabolic trough Good storage capability using salt as heat transfer medium Excellent ecobalance (c. 5 months) Low surface requirement Established track-record (25 years), commercially proven and available Further cost reduction potential through improvements in all components and higher efficiencies of the overall system due to increased steam temperature High Solar tower Fresnel Dish- Stirling High cost reduction potential expected Better storage capabilities (high temperatures) First power plant in operation since August 2007 only (PS10, Spain 11 MW el ) Less advanced system, not commercially proven High efficiency due to high receiver temperature First test-installation in Spain Allows denser packing of mirrors on available land area High expectations, however, no proof yet Efficiency of 50% 70% compared to parabolic trough SCHOTT Solar could also provide receivers for Fresnel collectors First prototype installed in USA in 1984 Eliminates need to transfer heat to boiler due to stirling engine at the focal point High surface requirements Currently highest levelised cost of electricity across the 4 technologies with limited cost reduction potential Incorporation of hybridisation and some form of storage not yet been demonstrated Reliability needs to be improved and projected cost goals need to be achieved Low Negligible Negligible Commercial Prototype, semi-commercial Prototype, testing Prototype

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33 33 Solarpolitik als langfristige Energiepolitik Geothermie andere Erneuerbare Solarthermie (nur Wärme) Solarstrom (PV und solarthermische Kraftwerke 1400 jährlicher Energieverbrauch [EJ/a] Wind Biomasse (modern) Biomasse (traditionell) Wasserkraft Kernenergie Gas Kohle Öl Jahr Quelle: Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung "Globale Umweltveränderungen" (2003)

34 34 Solarstrom hat das größte Potenzial unter allen erneuerbaren Energien Veränderung des weltweiten Energiemixes bis 2100, globaler Primärenergieverbrauch Prognose des Wissenschaftlichen Beirates der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen Jährlicher Primärenergieeinsatz [EJ/a] 2100 Andere Erneuerbare Biomasse Solarthermie (nur Wärme) Solarstrom (Photovoltaik und solarthermische Kraftwerke) Wind Wasserkraft Kernenergie Gas Kohle Öl Quelle: Solarwirtschaft.de, WBGU 2003