Photovoltaik (PV) PHOTOVOLTAIK. Eine energische Erfolgsgeschichte. Rückblick und Ausblick. Faszination, Visionen und Realität, Zukunftsperspektiven.

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1 PHOTOVOLTAIK Eine energische Erfolgsgeschichte Photovoltaik (PV) Rückblick und Ausblick Faszination, Visionen und Realität, Zukunftsperspektiven. Gerhard Faninger Energiegespräche 19. März 213 Technisches Museum Wien Erweiterte Form des Vortrages PV Von der Entdeckung zur Anwendung Die Entwicklung der Photovoltaik (1) Die Entwicklung der Photovoltaik (1) 1838 Becquerel 1886 Hertz und Hallwachs 195 Einstein 1958 Solarzelle im Einsatz Der photovoltaische Effekt Die Entwicklung der Photovoltaik (2) Die Entwicklung der Photovoltaik (2) PV im Weltall PV im Weltall Satelliten für: Beobachtung, Wetter-Prognosen, Kommunikation, Forschungsstationen (Weltraum-Stationen). Die Umlaufbahnen sind bereits stark belegt. Ein Teil der Satelliten ist bereits funktionsunfähig und damit außer Betrieb: Weltraum-Müll. Mehrere Satelliten sind bereits abgestürzt. Einsatz im Weltraum ab 1958 Weltraum-Müll wird zum Problem! 1

2 Die Entwicklung der Photovoltaik (3) Die Entwicklung der Photovoltaik (3) Die Entwicklung der Photovoltaik (4) Die Entwicklung der Photovoltaik (4) Autarke Systeme in Regionen ohne elektrische Infrastruktur Terrestrischer Einsatz: ab 196 Dezentrale Anwendungen in Gebäuden Netzgekoppelte Systeme: ab 1965 Dezentrale Anwendungen in der Elektrizitätswirtschaft PV- Entwicklung und Zukunftsperspektiven Entwicklungsperspektiven für Solarzellen 6 Neue Konzepte 3 Entwicklungspotenzial nach 23 Erfolge in Forschung und Entwicklung mit großem Entwicklungspotenzial Tandem-Solarzellen Farbstoff-Solarzellen Organische Solarzellen Entwicklungspotential Solarzellen-Wirkungsgrad von 8% 2% =3%? Dünnschicht-Solarzellen Polykristalline Solarzellen Aktuelle Effizienz von kommerziellen PV-Modulen Monokristalline Solarzellen 2 16 Monokristalline Silizium-Solarzellen 14-2% Polykristalline Silizium-Solarzellen 13-15% Dunnschicht Solarzellen Amorphes Silizium 6-9% Cadmium-Tellurid, CdTe 9-11% CIS/CGS 1-12% Quelle: IEA Technology Roadpap-Solar Photovoltaic Energy Solarzellen-Wirkungsgrad, % Solar-Modul Kenndaten (Jänner 213) m²/kwpeak System-Nutzungsgrad, Solarzelle %/Jahr Maximal Minimal Mittelwert Maximal Minimal Mittelwert Monokristallin 9,9 6,82 8, 16, 14, 15, Polykristallin 12,12 8,39 9,5 12, 14, 13, Dünnschicht 18,18 13,64 16, 8, 6, 7, PV und Solarthermie PV und Solarthermie PV- Einsatzbereiche Autarke und Netzgekoppelte Systeme PVT-Module enthalten Solarzellen, welche mit einem Wärmetauscher mit Wärmeabgabe verbunden sind. Von der Solarstrahlung werden 1% in Strom und 7% in Wärme umgewandelt. Getrennte Installation von thermischen Kollektoren und PV-Modulen. Bevorzugte Variante. 2

3 PV-Strom für verschiedene Anwendungen PV-Strom für verschiedene Anwendungen Einsatzbereiche Weltraum, Gebiete ohne elektrische Infrastruktur, Notrufsäulen, Parkuhren, Strassenbeleuchtung, Kleingeräte (Uhren, Taschenrechner, PC u.a.), Elektrizitätswirtschaft, Gebäude. Erste Gebäudeintegrierte PV-Anlage in Österreich Erste Gebäudeintegrierte PV-Anlage in Österreich 1985 Baumgartalm, Salzburg 2 kw (peak) autark betriebene PV-Anlage Autarke PV-Anlagen in alpinen Regionen Autarke PV-Anlagen in alpinen Regionen PV in Entwicklungsländern: Eine Erfolgsgeschichte Der derzeitige Beitrag der Photovoltaik zum Energieaufkommen ist noch sehr bescheiden. Photovoltaikanlagen leisten aber bereits Heute einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität, insbesondere in Ländern der Dritten Welt. Elektrifizierung von Dörfern ohne elektrische Infrastruktur Elektrifizierung von Dörfern ohne elektrische Infrastruktur Gebäudeintegrierte PV-Anlage: Netzgekoppelt Gebäudeintegrierte PV-Anlage: Netzgekoppelt 3

4 Fassadenintegrierte PV-Module Fassadenintegrierte PV-Module Dachkonstruktionen mit PV Dachkonstruktionen mit PV New York, Dachkonstruktion der der Stillwell Avenue Terminal, größte Gebäudeintegrierte Dünnschicht-Photovoltaikanlage der der Welt. PV-Module als Verschattungselemente PV-Module als Verschattungselemente AEE-INTEC-Gleisdorf Photovoltaik und Architektur Photovoltaik und Architektur PV- Modul Installation und Stromertrag Ausrichtung und Neigung der PV-Module 4

5 Solarfaktor für geneigte Flächen Solarfaktor für Abweichung von SÜD 1,2 1,,8,6,4,2, 1, Sonneneinstrahlung auf geneigte Flächen Solarfaktor für geneigte Flächen: Verhältnis zur Horinzontale Ausrichtung SÜD 1,7 1,9 1,1 1,1 1,1 1,9 1,8 1,6 1,4 1,2,98,95,91,86,81, Neigung zur Horinzontale, Grad Sonneneinstrahlung auf geneigte Flächen Solarfaktor für Abweichung von SÜD Verhältnis zur Ausrichtung SÜD, Neigung zur Horizontale 45 Grad 1,2 1,,8,6,4,2, 1,,99,99,98,97,96,95,94,93,91,9,88,87,85,83,82, Abweichung von SÜD, Grad Fassaden-Integrierte PV-Module: Um 3% verminderter Solarertrag gegenüber 4% Neigung Stromertrag, kwh/(kw, Monat) Stromertrag einer Netzgekoppelten Photovoltaikanlage Standort: Klagenfurt, Ausrichtung: Süd Monat Neigung zur Horizontalen, Grad Solareinstrahlung und PV-Stromertrag Solareinstrahlung und PV-Stromertrag Die Abschätzung des Stromertrages einer Netzgekoppelten Photovoltaikanlage erfolgt über die von den Solar-Modulen absorbierten Sonnenstrahlung am Standort unter Berücksichtigung der Ausrichtung der Photovoltaikanlage Orientierung zu SÜD und Neigung zur Horizontalen und mit den Kenndaten der eingesetzten Solar-Module sowie dem Systemwirkungsgrad der PV-Anlage, inklusive Wechselrichter. Gebäudeintegrierte Netzgekoppelte Anlage Vorprojektierung Sonneneinstrahlung Globalstrahlungssumme auf die horizontale Ebene kwh/(m², Jahr) Referenzklima Standort Spezifischer PV- Stromertrag kwh/ kw peak Ausrichtung Solarmodul Azimuth und Neigung Optimale Ausrichtung Süd, 45 Grad Ausrichtung Standort Systemnutzungsgrad PV-Anlage %/Jahr Fläche Solarmodul m² Stromertrag einer netzgekoppelten PV-Anlage (1) Stromertrag einer netzgekoppelten PV-Anlage (1) Einflussfaktoren auf den Stromertrag einer PV-Anlage Sonneneinstrahlung auf die horizontale Fläche am Einsatzort, Solarfaktoren für Ausrichtung nach SÜD und Neigung zur HORIZONTALE, Abschattung an Einsatzort, Systemnutzungsgrad des Solarmoduls. Solar-Modul Kenndaten (Jänner 213) m²/kw peak System-Nutzungsgrad, %/Jahr Solarzelle Maximal Minimal Mittelwert Maximal Minimal Mittelwert Monokristallin 9,9 6,82 8, 16, 14, 15, Polykristallin 12,12 8,39 9,5 12, 14, 13, Dünnschicht 18,18 13,64 16, 8, 6, 7, Stromertrag einer netzgekoppelten PV-Anlage (2) Stromertrag einer netzgekoppelten PV-Anlage (2) Sonneneinstrahlung auf geneigte Flächen Neigung zur Horizontale: 45 Grad Abweichung von SÜD, Grad Solarfaktor 1, 15,99 2,99 25,98 3,97 35,96 4,95 45,94 5,93 55,91 6,9 65,88 7,87 75,85 8,83 85,82 9,8 Sonneneinstrahlung auf geneigte Flächen Ausrichtung: SÜD Neigung zur Horizontale, Grad Solarfaktor 1, 15 1,7 2 1,9 25 1,1 3 1,1 35 1,1 4 1,9 45 1,8 5 1,6 55 1,4 6 1,2 65,98 7,95 75,91 8,86 85,81 9,76 Stromertrag einer netzgekoppelten PV-Anlage (3) Stromertrag einer netzgekoppelten PV-Anlage (3) Sonneneinstrahlung auf horizontale Ebene Referenzklima kwh/m², Jahr) 1.1 Standort kwh/m², Jahr) 1.1 Sonneneinstrahlung auf PV-Modul Orientierung zu Süd Grad Neigung zu Horizontale Solarfaktoren Grad 45 Abweichung von SÜD Neigung zu Horizontale Reduktion durch Abschattung 1, 1,8 1, Sonneneinstrahlung auf PV-Modul, kwh/(m², Jahr) PV-Anlage Solarzellen-Typ Monokristallin System-Wirkungsgrad PV-Anlage %/Jahr 15, Modulfläche pro kwpeak m²/kwpeak 8, Installierte Leistung kwpeak 3, Solarmodulfläche m² 24, Stromertrag kwh/jahr kwh/kwpeak 1.425,6 5

6 Mit PV zum Nachhaltigen Gebäude Wege zum Nachhaltigen Gebäude 25 Wege zum Nachhaltigen Gebäude 25 Mit Solarwärme, Umweltwärme, Biowärme und Solarstrom zum Nachhaltigen Gebäude Niedrigenergie-Bauweise, integrierter Wintergarten, thermische und photovoltaische Solaranlage Niedrigenergie-Bauweise, integrierter Wintergarten, thermische und photovoltaische Solaranlage Energiestrategie 25 für Wohngebäude Wärmeversorgung Endenergie, PJ Wärmeversorgung von Gebäuden in Österreich IST-Zustand 29 Energieautarkie PJ % 25 PJ Strom Umweltwärme Solarwärme Biomasse Erdgas Weiterer Ausbau solarthermischer Anlagen und Wärmepumpen um durchschnittlich 3% Jahreszuwachs der Jahreskapazität. Heizöl Energiestrategie 25 für Wohngebäude Stromversorgung Endenergie, PJ Wärmeversorgung von Gebäuden in Österreich IST-Zustand 29 Energieautarkie 25 34,39 PJ ,8,31 32,11 PJ ,44 2, Stromeinsatz im Gebäude Strom für Raumwärme und Warmwasser Strom für Kühlen und E-Geräte Strom für Wärmepumpe Strom für Solaranlage Umstellung von Elektroheizungen und Elektroboiler für Warmwasser bereitung auf thermische Solaranlagen und Wärmepumpen. Ausschöpfung des Strom-Einsparpotentials bei Haushaltsgeräten, Beleuchtung und Umwälzpumpen im Heizungssystem. Ausbau von im Gebäude integrierten PV-Anlagen. Anteil der Energieträger an der Wärmeversorgung von Gebäuden 1% 1% Plus-Energie-Baustandard Anteil am Wärmeaufbringung in in % ,8 1,8 1,6 15,6 2,2 24,8 32,5 18,5 27,1 27,1 41,2 25, Strom Umweltwärme Solarwärme Biomasse Erdgas Heizöl Der Plus-Energie-Baustandard wird über die Bilanzierung des (Primärenergie-) Verbrauchs und der (Primärenergie-) Erzeugung am Standort über den Zeitraum eines Jahres definiert. Niedrigenergie-Bauweise, integrierter Wintergarten, thermische und photovoltaische Solaranlage Anteil in % Stromeinsatz zur Wärmeversorgung von Gebäuden 1% 78,5 14,5 6,,9 15,6 9,3 66,8 8, % Strom für Raumwärme und Warmwasser Strom für Kühlen und E-Geräte Strom für Wärmepumpe Strom für Solaranlage Der (Primärenergie-) Verbrauch setzt sich aus dem gesamten Energieverbrauch des Objektes (Heizung, Warmwasser, Hilfsstrom, Beleuchtung, Haushaltsgeräte, usw.) zusammen. Ein Plus-Energie-Gebäude lässt sich mit einer vollelektrischen Wärmeversorgung (Elektro-Wärmepumpe und ggf. Elektroboiler für Warmwasser) und Einsatz einer PV-Anlage realisieren. 6

7 Mit PV zum PLUSENERGIE-Gebäude Mit PV zum PLUSENERGIE-Gebäude Erste Plusenergie-Siedlung in Österreich Erste Plusenergie-Siedlung in Österreich Strom, kwh/jahr Haushaltsgeräte Hilfsstrom Elektroboiler Wärmepumpe kwh Heizwärmebedarf HWB: 19 kwh/(m², Jahr) Passivhaus -Standard Luft/Luft-Wärmepumpe (JAZ = 2,6) Wärmepumpe-Kompaktgerät Elektro-Boiler für Warmwasser 14,85 kw peak PV-Anlage Strom ins Netz kwh PV-Strom deckt Strombedarf für Heizung, Warmwasser und Haushaltsgeräte ab und speist Überschuß ins öffentliche Netz: kwh/jahr PV-Strom Wohnanlage in Weiz/Steiermark) mit 24 Reihenhäusern in Passivhaus-Standard. Die Raumwärmeversorgung erfolgt über eine Luft/Luft-Wärmepumpe - mit Vorwärmung der Außenluft über einen Erdreich-Wärmetauscher und in Kombination mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung. Das Warmwasser wird mit der Wärmepumpe und einem Elektroboiler bereitet. Die Wohnanlage ist mit einer 11 kw peak -Photovolaikanlage (polykristalline Solarzellen) ausgestattet, welche gleichmäßig den Wohnblöcken zugeordnet wird (14,85 kw peak pro Wohnblock). Stromeinsatz Stromerzeugung Null-Energie-Gebäude Ein Null-Energie-Gebäude ( Zero-Energy-Building) setzt nur erneuerbare Energieträger für die Wärmeversorgung ein: Solarwärme, Umweltwärme, Biowärme. PV-unterstützte Wärmepumpe-Solar-Kombiheizung PV-unterstützte Wärmepumpe-Solar-Kombiheizung Heizwärmebedarf HWB: 39 kwh/(m², Jahr) Wärmepumpe-Solar -Kombiheizung Erdreich-Wärmepumpe (JAZ = 3,8) 16 m², Kollektorfläche, 1.5 Liter Speicher 3 kw peak PV-Anlage Mit Solarstrom (PV) wird der Strombedarf für Wärmepumpen-Heizungen abgedeckt Haushaltsgeräte Hilfsstrom Wärmepumpe PV-Strom deckt Strombedarf für Heizung und Warmwasser ab. Auch ein Null-Energie-Gebäude erfordert im Falle von Wärmepumpen-Heizungen den Einsatz einer PV-Anlage. Strom, kwh/jahr Stromeinsatz Heizung & Warmwasser Stromerzeugung PV-Strom PV-unterstützte Pellets-Solar-Kombiheizung PV-unterstützte Pellets-Solar-Kombiheizung Energie, kwh/jahr Energieeinsatz Heizwärmebedarf HWB: 39 kwh/(m², Jahr) Pellets-Solar-Kombiheizung 16 m², Kollektorfläche, 1.5 Liter Speicher 3 kw peak PV-Anlage Haushaltsgeräte Hilfsstrom Biowärme Solarwärme Stromerzeugung Erneuerbare Energie deckt den Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser ab. PV-Strom kann für den Strombedarf für Haushaltsgeräte und Beleuchtung herangezogen werden. Energieeinsatz, kwh/jahr Energieeinsatz in einem Einfamilien-Wohnhaus Vergleich Ölkessel und E-Warmwasserboiler und Wärmepumpe mit Solaranlage für Warmwasser Heizwärme: 9.8 kwh/jahr; Warmwasser: 3. kwh/jahr Jahres-Nutzungsgrad Ölkessel: 85%; Nutzungsgrad E-Boiler: 98% Jahresarbeitszahl Wärmepumpe (Heizung und Warmwasser): 3, kwh kwh Strom Haushaltsgeräte Strom Wärmepumpe Strom Warmwasser Heizöl PV-Strom 3.3 Ölkessel Wärmepumpe PV - 3 kw(peak) Der Umstieg von einem Ölkessel und einem Warmwasser- Elektroboiler - im Altbestand häufig eingesetzt auf ein Wärmepumpe-Solar-Kombisystem führt zu einer deutlichen Reduktion des Brennstoff-Einsatzes. Mit der Stromeinsparung bei der Warmwasserbereitung (Solarwärme) und bei Haushaltsgeräten und Beleuchtung (stromeffiziente Produkte) wird der Einsatz einer Elektro-Wärmepumpe gerechtfertigt. Insbesondere dann, wenn eine PV-Anlage installiert wird. 7

8 Bewertung von PV-Strom im im Gebäude Priorität für Eigennutzung oder Netz-Einspeisung? Photovoltaik für Mobilität Photovoltaik für Mobilität Mit den für 13 Jahre garantierten Bezug des Ökostromtarifes ist es für den Konsumenten wirtschaftlich attraktiver, den erzeugten PV-Strom in das öffentliche Netz einzuspeisen: PV-Strom als Geldanlage mit gesicherter Rendite ( = 5%). Aus energiewirtschaftlicher Sicht und insbesondere auch zur Motivation für den Einsatz strom-effizienter Haushaltsgeräte und Beleuchtung sollte der Eigennutzung Priorität zugeordnet werden. In diesem Falle ist auf eine optimale Abstimmung von Strom-Angebot und Strom-Nachfrage zu achten. Wachmaschine und Geschirrspüler sind dann in Betrieb zu nehmen, wenn Überschuss an PV-Strom besteht. Eine Autobatterie zum Aufladen könnte auch kurzfristig als Strom-Speicher dienen. Ein PV-Anteil im Jahresdurchschnitt von zumindest 6% sollte angestrebt werden. PV für Mobilität Derzeitige Batterien: Lithium-Ionen-Batterien Speicherkapazität: 15 bis 2 kwh Stromverbrauch: kwh/1 km Reichweite: 8 15 km Photovoltaik: Symbol für reine Stromerzeugung Stromerzeugung mit Photovoltaik: PV-Stromertrag: 1.2 kwh/kw peak Beispiel: 1. km/jahr 15 kwh/1 km Strombedarf: 1.5 kwh/jahr PV-Anlage: 1,25 kw peak (~1 m² Generatorfläche) PV- Marktsituation Eine Erfolgsgeschichte 8 7 SOLAR PV TOTAL WORLD CAPACITY , NASA-Photovoltaik-Flugzeug HELIOS, 62. Solarzellen, Juli 21 Installed Capacity, GW ,6,7,8 1,2 1, 2,3 2,9 1,5 1,8 5,4 4, 9,4 7, ,7 23,2 4, 8

9 Solar PV Operating Capacity, TOP 1 Countries, 21 Average Annual Growth Rates of Renewable Energy Capacity and Biofuels Production, Czech Republic 2,8% Belgium 2,9% France 4,1% China 4,4% Australia 1,9% Other EU 4,1% Rest of World 6,6% Germany 35,6% Biodiesel Production Ethanol Production -,5 Solar Heating & Cooling Hydropower Geothermal Power Concentratiog Solar Thermal Power (CPS) USA 5,7% Total PV Capacity: 7 GW Spain 6,5% Japan 7,1% Italy 18,3% Austria:,183 GW,26% Source REN 21, 212 Wind Power Solar PV Annual Growth Rates, %/Year Source REN 21, Installierte Leistung, kw(peak)/jahr1. Photovoltaik-Markt in Österreich: Jährlich installierte Leistung in kw (peak) Installierte Leistung, kw(peak)/jahr bis bis Netzgekoppelt Autark Netzgekoppelt Autark Netzgekoppelt Autark Source: : Gerhard Faninger seit 27: EEG-TU Wien Quelle: BMVIT 212 Installierte Leistung, kw (peak) Photovoltaik-Markt in Österreich: Kumulierte installierte Leistung in kw (peak) bis 1992 Netzgekoppelt Autark Netzgekoppelt Autark Source: : Gerhard Faninger seit 27: EEG-TU Wien Quelle: BMVIT kw PV-Modul-Montage in Österreich 21 PV-Modul-Montage in Österreich 21 Anteile der in Österreich installierten Solarzellen-Typen in den Jahren 28 bis 211 1% 9% Dachintegriert 6,5 % Freistehend 6,3 % Anteil Solarzellen-Typ, % 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% Dünnschicht Monokristallin Polykristallin 1% % Fassadenintegriert 1,2 % Aufdach 86, % Quelle: Technikum Wien 9

10 PV in Österreich: HEUTE ein Wirtschaftsfaktor PV in Österreich: HEUTE ein Wirtschaftsfaktor Arbeitsplätze des österreichischen PV-Marktes im Jahre 211 Forschung & Entwicklung 413; 1% Solar-Modul- Produzenten 326; 8% Biomasse gasförmig 52 GWh; 11% Ökostrom-Erzeugung in Österreich 211 Photovoltaik 174 GWh; 4% Deponie- und Klärgas 4 GWh; 1% Geothermie 1,1 GWh;,2% Windkraft GWh; 41% Zusatzkomponenten 499; 12% Wechselrichter 66; 16% Anlagenerrichter und Planer 2.283; 54% Gesamt: Arbeitsplätze Biomasse fest, inkl. Abfall GWh; 43% Gesamt 211: GWh Quelle: Technikum Wien PV- Visionen PV in einer globalen Energiewirtschaft PV in einer globalen Energiewirtschaft Zentrale Stromerzeugung im Weltraum und in der Wüste Kommunale Konzepte Strom aus dem Weltall Energie-Satelliten Strom aus der Wüste Energie-Satelliten Energie-Umwandlungskette in in einem solar betriebenen Satelliten-Kraftwerk Strahlungsverluste durch jahreszeitlich bedingte Positionsänderung:,88 Photovoltaische Umwandlung:,14 Leistungsverluste im Bereich der Solarzelle:,94 Leistungsverluste im Bereich der Antenne:,96 Umwandlungsverluste Gleichstrom-Mikrowelle:,85 Verluste Antenne:,96 Wechselwirkung Mikrowelle-Atmosphäre:,98 Empfangsverluste:,88 Umwandlung Mikrowelle-Strom:,89 Einspeisung in Netz:,97 Gesamt-Wirkungsgrad:,68 = 6,8% 1

11 Bewertung Energie-Satelliten Bewertung Energie-Satelliten Konzept vorgeschlagen im im Jahre Jahre Beworben von von NASA NASA und und ESA ESA Bewertung aus aus heutiger Sicht: Fehlende Rechtssicherheit betreffend Nutzung des des Weltraums Begrenztes Potenzial für für Energie-Satelliten (maximal (maximal 5% 5% des des Stromverbrauches Stromverbrauches der der USA) USA) Höhere Stromausbeute im im Weltraum wird wird von von Verlusten bei bei der der Umwandlung in in Mikrowellen und und Antennen-Empfang auf auf der der Erde Erde aufgehoben Hoher Hoher Energieeinsatz für für Transport der der Solarzellen in in den den Weltraum (Weltraum-Shuttle) Hohe Hohe Investitionskosten und und damit damit keine keine Vorteile in in den den Strom-Erzeugungskosten Hoher Hoher Flächenbedarf für für Empfang der der Mikrowellen Gefahrenpotenzial durch Mikrowellen Aus energetischen, ökologischen und ökonomischen Gründen nicht mehr aktuell. Option / Vision: Weltweite Solar-Wasserstoff-Energiewirtschaft Wasserstoff: Transportierbarer und umweltfreundlicher Energieträger Speicher für Sonnenenergie Vielseitige Einsatzmöglichkeiten: Heizung, Stromerzeugung (Brennstoffzelle), Mobilität Solare Wasserstofferzeugung mit PV-Strom Solare Wasserstofferzeugung mit PV-Strom Elektrolyse mit Solarstrom Solare Wasserstoff-Energiewirtschaft SOLARE WASSERSTOFF-ERZEUGUNG + H 2 O H 2 + H 2 O H 2 Solare Wasserstofferzeugung mit Solarthermie Solare Wasserstofferzeugung mit Solarthermie Wasserstoff und Brennstoffzelle im Verkehr 11

12 Solarthermischer Strom aus der Wüste (1) Solarthermische Kraftwerke Turmkonzept und Parabolrinnen wurden seit 1981 soweit entwickelt, dass ein kommerzieller Einsatz in der Energiewirtschaft möglich wurde. Solarthermischer Strom aus der Wüste (2) Mit dem Projekt DESERTEC (Projektidee) sollen 15% des europäischen Strombedarfs im Jahre 25 durch Solarstrom aus der Sahara gedeckt werden. Geschätzte Investitionskosten: 4 Milliarden Euro Potentielle Investoren: Großunternehmer aus Europa PV- Economics Kostenreduktion in Produktion und Montage durch Forschung & Entwicklung sowie durch positive Marktentwicklung Kostenreduktion von von Silizium-Solarzellen mit zunehmende Verkaufszahlen Montage; 1. ; 17% Investitionskosten für eine 3 kwpeak PV-Anlage Gebäudeintegriert und Netzgekoppelt Schätzwert Januar 213 Planung, Dokumentation; 25 ; 4% Solarmodul; 2.4 ; 41% Zubehör (BOS); 1. ; 17% Quelle: PSE GmbH, Wechselrichter; 1.2 ; 21% Gesamt: : 63,6 GW installierte Anlagen-Kapazität Marktpreise 211: PV-Module: 1,4 bis 1,8 US$/W, PV -Systeme: 2, bis 3,6 US$/W Automatisation in der PV-Produktion Automatisation in der PV-Produktion Mit Automatisation in der PV-Modul Produktion in Österreich wird der Konkurrenz mit Angeboten aus Asien entgegengewirkt. KIOTO-Photovoltaic Wirtschaftliche Bewertung einer netzgekoppelten gebäudeintegrierten Photovoltaik-Anlage (1) (1) Für die Wirtschaftliche Bewertung einer PV-Anlage sind die Investitionskosten der PV-Anlage und die aktuellen Förderungen (über Ökostrom -Bezug mit Laufzeit und/oder Investitions -Zuschuss/Darlehen) sowie die prognostizierten mittleren jährlichen Steigerungsraten des Strompreises aus dem öffentlichen Netz maßgebend. Kostenangaben sind aktuellen Marktangeboten zu entnehmen. Die Investitionskosten der PV-Anlage werden den Anlagenkomponenten bzw. Kostendaten (wie Montage und Planung) mit angenommener Lebensdauererwartung zugeordnet. 12

13 Wirtschaftliche Bewertung einer netzgekoppelten gebäudeintegrierten Photovoltaik-Anlage (2) (2) Weitere Angaben betreffen die aktuellen Strompreise und die aktuellen Förderungen, die zu erwartenden mittleren jährlichen Betriebskosten für Wartung, Reparatur und Versicherungen angegeben in Prozent pro Jahr der Investitionskosten (im Beispiel,4%/Jahr) sowie die mittlere jährliche Degradation der Solar-Module: im Beispiel,1%/Jahr. Die prognostizierte mittlere jährliche Strompreissteigerung wird im Beispiel mit 2%/Jahr angenommen. Die wirtschaftliche Bewertung erfolgt über den mittleren PV-Stromertrag nach 15 und 3 Jahren Betrieb. Als Vergleich wird der Strompreis aus dem Netzbezug herangezogen. Anlagenkomponenten Photovoltaik-Anlage, kw peak 3, Lebensdauererwartung Investition Jahres-Investitionskosten Jahre Euro Euro/Jahr Solarmodul Wechselrichter Zubehör (BOS) Montage Planung, Dokumentation Sonstiges 3 Gesamt-Investition PV-Anlage Mehrwertsteuer 2% GESAMT Sonstige Jahreskosten (Wartung, Reparatur, Versicherung u.a.) Annahme: % pro Jahr der Investition (brutto) Betrachtungszeitraum Jahre 15 3 Ökostrom-Bezug Jahre 13 Netztarif (213) Euro/kWh,2 Ökostrom-Tarif Euro/kWh,181 Jahres-Stromertrag kwh/(kw peak * a) kwh im Betrachtungszeitraum Ohne Degradation 1.425, Mit Degradation, Prozent pro Jahr -, Euro/Jahr Euro, Gesamt Ökostrom-Bezug ,4 Stromerzeugungskosten Jahreskosten für PV-Strom, /kwh Betrachtungszeitraum Ohne Förderung Mit Förderung Mittelwert für Betrachtungszeitraum: 15 Jahre,111 -,49 Mittelwert für Betrachtungszeitraum: 3 Jahre,57 -,25 28 Wirtschaftliche Bewertung einer gebäudeintegrierten netzgekoppelten PV-Anlage Wirtschaftliche Bewertung einer gebäudeintegrierten netzgekoppelten PV-Anlage 36,23 4, 35, 26,92 3, 25, 2, 16,3 Cent/kWh 15, 9, 6,64 1, 5,, -2,43-1,21-5, Wirtschaftliche Bewertung einer netzgekoppelten gebäudeintegrierten PV-Anlage (Cent/kWh) (15 Jahre) 242 (3 Jahre) 2, 26,92 36,23 Netzstrom Arbeitspreis 9, 12,11 16,3 PV-Strom (ohne Förderung) 13,28 6,64 PV-Strom (mit Förderung) -2,43-1,21 Annahme: Jährliche Preissteigerung Netzstrom/Arbeitspreis, %/Jahr 2, Wirtschaftliche Bewertung einer netzgekoppelten gebäudeintegrierten PV-Anlage 2, 12,11 13, (15 Jahre) 242 (3 Jahre) Arbeitspreis (ohne Förderung) PV-Strom (mit Förderung) Netzstrom PV-Strom 36,23 4, 35, 26,92 3, 25, 2, 2,75 16,3 Cent/kWh 2, 12,11 1,37 15, 9, 5,4 1, 2,52 5,, Wirtschaftliche Bewertung einer netzgekoppelten gebäudeintegrierten PV-Anlage (Cent/kWh) (15 Jahre) 242 (3 Jahre) 2, 26,92 36,23 Netzstrom Arbeitspreis 9, 12,11 16,3 PV-Strom (ohne Förderung) 2,75 1,37 PV-Strom (mit Förderung) 5,4 2,52 Annahme: Jährliche Preissteigerung Netzstrom/Arbeitspreis, %/Jahr 2, Wirtschaftliche Bewertung einer netzgekoppelten gebäudeintegrierten PV-Anlage (15 Jahre) 242 (3 Jahre) Arbeitspreis (ohne Förderung) PV-Strom (mit Förderung) Netzstrom PV-Strom Die Stromerzeugung mit einer netzgekoppelten PV-Anlage ist heute bereits wirtschaftlich attraktiv. Mit einer weiteren Kostenreduktion von PV-Anlagen (Solarmodule und Wechselrichter) und zunehmenden Strompreisen sind die Zukunftsperspektiven von PV-Anlagen sehr positiv einzuschätzen. Stromkosten, /kwh 1,8 1,6 1,4 1,2 1,,8,6,4,2, Entwicklung der Preise für Netzstrom, Arbeits-(Energie-)Preis und PV-Stromkosten Netzpreis Arbeitspreis PV-Strom Netzstrom Arbeitspreis Jahre Mittlere Preissteigerung von Netzstrom und Arbeitspreis: 2%/Jahr 3 kw peak, Süd, Neigung 45 Grad (Dach) 3 kw peak, Süd, Neigung 9 Grad (Fassade) Förderung über Ökostromtarif 1,8 Entwicklung der Preise für Netzstrom, Arbeits-(Energie-)Preis und PV-Stromkosten Stromkosten-Einsparung mit PV-Anlage (3 kwpeak) Annahme: Mittlere Strompreis-Steigerung 2%/Jahr Stromkosten, /kwh 1,6 1,4 1,2 1,,8,6,4,2 Netzpreis Arbeitspreis PV-Strom Netzstrom Arbeitspreis Kosten-Einsparung, (kumuliert) Investitionskosten PV-Anlage 3 kwpeak Ohne Förderung: 7.2 inklusive 2% Mehrwertsteuer Annahmen: Degradation PV-Module:,1 %/Jahr Strompreis-Entwicklung: 2% /Jahr, Jahre Jahr Mittlere Preissteigerung von Netzstrom und Arbeitspreis: 2%/Jahr 13

14 Zusatznutzen von PV-Anlagen Zusatznutzen von PV-Anlagen PV mit Zusatznutzen Architektonisches Gestaltungselement Verschattung Fassadengestaltung Energiebilanz von Thermischen Kollektoren und PV-Modulen Energiebilanz von Thermischen Kollektoren und PV-Modulen Thermischer Kollektor Lebensdauererwartung: bis bis 3 3 Jahre Wärmeausbeute: 3 3 bis bis 6 6 kwh/(m² ** a) a) Abhängig vom vom Standort und und Einsatzbereich Energy-Pay-Back-Time: 1 bis 2 Jahre Solar (PV)-Modul Lebensdauererwartung: = 3 3 Jahre Stromausbeute: 8 8 bis bis 1.5 kwh/(m² ** a) a) Abhängig vom vom Standort und und Einsatzbereich Energy-Pay-Back-Time: 3 bis 6 Jahre (Mono- und und Polykristalline Silizium Solarzelle) PV- Stromaufbringung und Elektrizitätswirtschaft Prognose der PV-Marktentwicklung und der PV-Integration in die öffentliche Stromversorgung Management der Stromnetze Aufgaben und Chancen der Elektrizitätswirtschaft ENERGIENEUDENKEN Mittelfristiges Ziel (25) Substitution fossiler Energieträger mit Erneuerbarer Energie Verzicht auf Atomstrom Österreichische Energiestrategie 25 Kriterien und Ausgangsbasis für Szenarien Kriterien und Ausgangsbasis für Szenarien Fortschreibung der Marktentwicklung in den letzten Jahren: Business as usual. Zuwachs des Marktes aufgrund geänderter politischer und wirtschaftlicher Rahmenbedingungen (Förderungen, Kostenvorteile, Beitrag zum Umweltschutz, Zukunftsvorsorge). Vorhandenes und geeignetes Flächenangebot. Energiepolitische Zielvorgabe für die Elektrizitätswirtschaft zur Erfüllung der Klimaziele. Szenario nach Einsatzpotenzial Szenario nach Einsatzpotenzial Theoretisches Potential Technisch umsetzbares Potential Realistisch umsetzbares Potential Wirtschaftlich umsetzbares Potential Entscheidende Kriterien: Wirtschaftliche und politische Rahmenbedingungen 14

15 Wachstumspotenziale für für Erneuerbare Energie bis bis zum zum Jahre 22 Biowärme, Solarwärme, Umweltwärme (über (über Wärmepumpen), Solarstrom, Biostrom, Windstrom und und Wasserkraft Endenergie, PJ Energiestrategie 22 Wachstumspotenziale für Erneuerbare Energie , , Minimum Strom Wärme Mobilität Summe Maximum Anteil Erneuerbare Energie, % Szenario zur Entwicklung des Anteils Erneuerbarer Energie am Endenergieverbrauch in Österreich Wasserkraft, Wind-Strom, PV-Strom, Bio-Strom, 22% Solarwärme, Biowärme, Umweltwärme Zuwachs Erneuerbare Energie: 3%/Jahr Zuwachs Endenergieverbrauch: %/Jahr Zuwachs Erneuerbare Energie: 3%/Jahr Zuwachs Endenergieverbrauch: 2%/Jahr 228 Die Entwicklung des Anteils Erneuerbarer Energieträger am Energieaufkommen wird bestimmt von den jährlichen Zuwachsraten an Erneuerbarer Energie und dem Zuwachs am Stromaufkommen. Wird der Zuwachs im Stromverbrauch durch Effizienz-Maßnahmen vermieden oder sogar reduziert, dann würde bis 25 das Energieaufkommen in Österreich fast ausschließlich über Erneuerbare Energie abzudecken sein % 42% 25 Stromaufkommen, PJ/Jahr PJ 26 Szenario für die Entwicklung Erneuerbarer Energieträger am Stromaufkommen in Österreich PJ 23 PJ Jahres-Zuwachs 316 PJ 248 PJ %/Jahr %/Jahr PJ 368 PJ Solarstrom (PV) 11 PJ; 17% Energiestrategie 22 Wachstumpotential "Erneuerbarer" Strom Biostrom 8 PJ; 12% Windstrom 22 PJ; 33% Gesamt 22: 66 PJ Wasserkraft 25 PJ; 38% Stromaufkommen in Österreich 211: 199 PJ ( GWh) Erneuerbare Energie 22: Potenziale und Verwendung in Österreich Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, BMLFUW, 29 PV-Stromertrag, PJ/Jahr ,626 PJ Szenario für PV-Stromertrag in Österreich Annahme: Anhaltender starker Marktzuwachs bis 22 Jahres-Industriekapazität 211:,396 PJ PV-Stromertag 211:,626 PJ Annahme für mittlere Jahres-Zuwachsraten der Jahres-Produktion: 2%/Jahr, 3%/Jahr, 4%/Jahr und 5%/Jahr Jahreszuwachs 21/211: 113% (!) 4%/Jahr 2%/Jahr 5%/Jahr 3%/Jahr 37,473 PJ 23,217 PJ 14,38 PJ 8,85 PJ Bei einem mittleren Zuwachs der PV-Jahresproduktion von 3% bis zum Jahre 22 wird der prognostizierte PV-Stromertrag von 11 PJ/Jahr erreicht. PV-Strom-Anteil am Stromaufkommen, % 25, 2, 15, 1, 5,, Anteil von PV-Strom am Stromaufkommen in Österreich Szenario 22, 23 und 25 PV-Strom- Beitrag 211,32 Endenergie für Stromaufkommen in Österreich 211: GWh 1%/Jahr PV-Strom-Beitrag 22 2,3 2,21 2,41 3%/Jahr 5%/Jahr 1%/Jahr PV-Strom-Beitrag 23 4,12 3%/Jahr 5, 6,12 5%/Jahr 1%/Jahr Jahreszuwachs der Jahreskapazität, %/Jahr PV-Strom-Beitrag 25 8,99 3%/Jahr 13,79 5%/Jahr 22, 15

16 PV-Stromanteil am Stromaufkommen in Österreich Bezugswert 211 (Kein Stromzuwachs) PV-Stromanteil am Stromaufkommen in Österreich Jahreszuwachs am Stromaufkommen: 2%/Jahr PV-Anteil, %/Jahr 25, 2, 15, 1, 5,,32 Mittlere Jahres-Zuwachsrate der Jahreskapazität 5%/Jahr 1%/Jahr 6,9 5, 2,21 2,41 13,79 22, PV-Anteil, %/Jahr 12, 1, 8, 6, 4, 2, Mittlere Jahres-Zuwachsrate der Jahreskapazität 5%/Jahr 1%/Jahr 1,85 2,2,32 3,43 4,18 6,37 1,17, , Dachflächen für PV-Installation Freiaufstellung von PV-Anlagen Dachflächen für PV-Installation Flächenangebot für PV-Anlagen Gebäude-Integriert Für PV geeignet: Dachflächen Südorientiert, 3 bis 45 Neigung, verschattungsfrei Grobe Schätzung: um 5% des Gebäudebestandes Technisches Potenzial: PV-Leistung: 5.8 MW peak PV-Stromertrag: 5.6 GWh/Jahr PV-Anteil am Stromaufkommen 211: 1% Priorität: Eigennutzung im Gebäude Für die Installation von PV-Modulen geeignete und verfügbare Flächen Für die Installation von PV-Modulen geeignete und verfügbare Flächen 25 2 Flächenangebot für PV-Module in Österreich Freiaufstellung: Grenzertragsböden Flächenangebot für PV-Anlagen Freie Aufstellung Für PV geeignete Bodenflächen im Rahmen der Raumordnung zuzuordnen 15 Fläche, km² 1 17 Freiaufstellung: Gemeinden Gebäude Südorientiert, 3 bis 45 Neigung, verschattungsfrei (1) Pro Gemeinde: 8.5 m² (1 "Fußballfeld") Freiaufstellung von PV-Anlagen (2) Österreich insgesamt: Grenzertragsböden und Sozialbrache (1% von ca. 25 km²) Technisches Potenzial: PV-Leistung: 1.53 MWpeak (1), 2. MW peak (2) PV-Stromertrag: GWh/Jahr (1), 22. GWh/Jahr (2) PV-Anteil am Stromaufkommen 211: 3% (1), 4% (2) Priorität: Elektrizitätswirtschaft (Eigenerzeugung)

17 Gebäude-Typ Flächenangebote für Netzgekoppelte PV-Anlagen in Österreich Freiaufstellung Im Rahmen der Raumplanung für Gemeinden freizugeben Flächenangebot Bodenfläche pro Gemeinde z. B. Bodenfläche entsprechend 1 Fußballfeld (8.5 m²) 2.3 Gemeinden Grenzertragsböden und Sozialbrachen z. B. 1% von ca. 25 km² Solarmodul-Fläche, m²/kw peak Stromaufkommen 211, GWh Gebäude, Dachflächen Gebäude Gebäude Modulfläche Verfügbare Modulfläche PV-Leistung PV-Stromertrag Gesamt PV-geeignet m²/gebäude m² MW peak GWh/Jahr Ein- und Zweifamilien-Wohnhäuser ,56 Mehrparteien-Wohnhäuser ,91 Nicht-Wohnhäuser ,65 Gesamt ,12 Annahmen Anteil der Gebäude mit für die Installation von PV-Modulen geeigneten Dachflächen, % 5 Solarmodul-Fläche, m²/kw peak 8,5 Mittlerer Stromertag, kwh/kw peak 1.1 Stromaufkommen 211, GWh Flächenangebote für Netzgekoppelte PV-Anlagen in Österreich STATISTIK AUSTRIA, Gebäude- und Wohnungszählung 21 (Erstellt am ) Verfügbare Modulfläche PV-Leistung PV-Stromertrag m² MWpeak GWh/Jahr Annahmen 8, PV-Anteil am Stromaufkommen 211 % , ,83 Mittlerer Stromertag, kwh/kw peak 1.1 PV-Anteil am Stromaufkommen 211 % Installierte Leistung, MW peak Szenario für PV-Marktentwicklung in Österreich 183 MW Jahres-Kapazität 211: 91 MWpeak Installierte PV-Leistung 211: 183 MWpeak Annahme für Jahres-Zuwachsraten der Jahres-Produktion: 5%/Jahr und 1%/Jahr MW MW 5%/Jahr 1%/Jahr MW 3.15 MW Jahr Installierte Leistung MW peak Szenarien für PV-Strom in Österreich Solarmodul-Fläche Jahres-Stromertrag Stromaufbringung Anteil Stromaufbringung,% m² GWh/Jahr GWh/Jahr Bezugsjahr , , ,18 Jahreskapazität 211, MW peak Jahr Stromertrag, MWh/MW Annahmen Zuwachsrate Jahreskapazität Solarmodul-Fläche, m²/kw peak %/Jahr 8,5 Installierte Leistung MW peak Szenarien für PV-Strom in Österreich Solarmodul-Fläche Jahres-Stromertrag Stromaufbringung Anteil Stromaufbringung,% m² GWh/Jahr GWh/Jahr Mit Stromzuwachsrate 2%/Jahr , , ,24 Annahmen Jahreskapazität 211, MW peak Stromertrag, MWh/MW Zuwachsrate Jahreskapazität Solarmodul-Fläche, m²/kwpeak 8,5 91 5%/Jahr 1.1 Szenarien für PV-Strom in Österreich Installierte Leistung Solarmodul-Fläche Jahres-Stromertrag Stromaufbringung Anteil Stromaufbringung,% Jahr MW peak m² GWh/Jahr GWh/Jahr Bezugsjahr , , ,57 Annahmen Jahreskapazität 211, MW peak Stromertrag, MWh/MW Zuwachsrate Jahreskapazität Solarmodul-Fläche, m²/kwpeak 8,5 91 1%/Jahr 1.1 Szenarien für PV-Strom in Österreich Installierte Leistung Solarmodul-Fläche Jahres-Stromertrag Stromaufbringung Anteil Stromaufbringung,% Jahr MW peak m² GWh/Jahr GWh/Jahr Mit Stromzuwachsrate 2%/Jahr , , ,26 Annahmen Jahreskapazität 211, MW peak Solarmodul-Fläche, m²/kw peak Stromertrag, MWh/MW Zuwachsrate Jahreskapazität 1%/Jahr ,5 Ableitung der erforderlichen PV-Leistung zum Erreichen eines vorgegebenen PV-Anteils am Stromaufkommen PV-Leistung, MWpeak PV-Leistung und PV-Stromanteil Szenario Technikum Wien, Hubert Fechner PV-Leistung, Solarmodul-Fläche, PV-Stromertrag und PV-Anteil Stromaufbringung 211 MWpeak Solarmodul-Fläche, km² PV-Stromertrag, GWh/Jahr PV-Anteil 211, % 5 4, , 1. 8, , , , , 2.2 3, , , , , , , , 4.4 7, , , , ,96 Stromaufkommen 211, GWh % 8% Vorgabe: PV-Anteil am Stromaufkommen

18 Kommunale Energiekonzepte mit Erneuerbarer Energie Solarwärme, Umweltwärme, Biowärme und Solarstrom (PV) in Mikronetzen Kombination von Dezentralen und Zentralen Systemen Kombination von Dezentralen und Zentralen Systemen Derzeitige Stromversorgungsnetze basieren im Wesentlichen auf einer zentralen Versorgung durch Großkraftwerke, die in das Hochspannungsnetz einspeisen. Dezentrale Erzeugungsanlagen insbesondere mit erneuerbaren Energieträgern (Wind, Sonne, Biomasse) speisen auch in den unteren Netzebenen (Mittelspannungsund Niederspannungsnetz) ein. Damit werden aus den passiven Elementen auf der Verbraucherseite aktive Erzeuger. Management der Stromnetze Management der Stromnetze Erzeugung Übertragungsnetz Verteilernetz Endverbraucher Zentrales System Solare und Biogene Wärme PV- und Windstrom Erzeugung Erzeugung Dezentrales System Optimierung des des elektrischen Energiesystems bei bei Integration von von dezentraler Stromerzeugung PV und Elektrizitätswirtschaft PV und Elektrizitätswirtschaft Um einerseits die Netzqualität bei der fluktuierenden Erzeugung (z.b. Spannungsschwankungen bei der Einspeisung) und andererseits den Beitrag dezentraler Stromerzeugungsanlagen effizient zu gestalten, ist eine Optimierung der Abstimmung von Angebot und Nachfrage erforderlich. Geeignete Instrumente zur Optimierung des elektrischen Energiesystems bei Integration von dezentraler Stromerzeugung sind Erzeugungs-, Last- und Netzmanagement in Verbindung mit Monitoring. Eine effiziente Einspeisung von PV-Strom in das öffentliche Netz erfordert eine spezielle Infrastruktur für Energieerzeugung, Transport und Verteilung. Es besteht enormer Forschungs- und Innovationsbedarf. Investitionsbedarf im Energiesystem Weltweit: Bis Mrd. $ und bis Mrd. $. Europa: Bis Mrd. $ und bis Mrd. $. Quelle: IEA, World Energy Outlook 28 Kommunale Energiekonzepte mit Erneuerbarer Energie Energie-Angebot und Energie-Nachfrage sind in einem Dezentralen Energiesystem (Mikronetz) einfacher zu realisieren. Beispielsweise kann der Stromeinsatz für Haushaltsgeräte zum Teil an das Stromangebot angepasst werden. Eine Batterie für ein Fahrzeug kann einerseits Überschussstrom vermeiden und andererseits als Stromspeicher für ein Gebäude herangezogen werden. Solarwärme, Biowärme, Umweltwärme (über Wärmepumpen), Solarstrom (PV) in Verbindung mit Energie-Management und (Mehrtages-) Speicher Energiekonzepte für die Zukunft Today Central power station Transmission Network House Factory Distribution Network Commercial building Tomorrow:distributed/ on-site generation with fully integrated network management Storage Storage Power quality Local CHP plant device Photovoltaics power plant Flow Control Storage Storage Wind power plant Power quality device Fuel Cells H2 based on RES House with domestic CHP 18

19 Energieversorgung von Ballungsräumen: Ein zentrales Energieproblem der Zukunft Wenn in Zukunft die speicher- und transportierbaren fossilen Energieträger für die Energieversorgung von Ballungsräumen nicht mehr zur Verfügung stehen, stellt sich die Frage, wie große Städte mit Energie versorgt werden können: (1) Aufbau neuer Städte mit dezentralen Energie -Versorgungseinheiten. (2) Entwicklung von zentralen Energiesystemen auf der Basis Erneuerbarer Energie Vision für zukünftige Städte?? Vision für zukünftige Städte?? Energieversorgung von MORGEN? Ein Beispiel von HEUTE (1) SOLAR CITY AMERSFOORT, NL PV- Ausblick Welche Rolle kommt der Photovoltaik in der zukünftigen Stromversorgung zu und welchen Beitrag kann sie für ein Nachhaltiges Energiesystem leisten? 1% bis 2% Anteil am Stromaufkommen 25? 25, 2, Anteil von PV-Strom am Stromaufkommen in Österreich Szenario 22, 23 und 25 PV-Strom-Beitrag 25 Endenergie für Stromaufkommen in 22, Österreich 211: GWh PV-Strom-Anteil am Stromaufkommen, % 15, 1, PV-Strom- PV-Strom-Beitrag Beitrag , 2,3 2,21 2,41,32, PV-Strom-Beitrag 23 5, 6,12 4,12 8,99 13,79 1%/Jahr 3%/Jahr 5%/Jahr 1%/Jahr 3%/Jahr 5%/Jahr 1%/Jahr Jahreszuwachs der Jahreskapazität, %/Jahr 3%/Jahr 5%/Jahr 19

20 Blick in die Zukunft Die Photovoltaik bietet die Möglichkeit zur Stromerzeugung in Gebieten ohne und mit elektrischer Infrastruktur (Stromnetz). Die Vorteile von PV-Anlagen liegen in dezentralen Energiesystemen. Die fluktuierende solare Energiequelle erfordert zur Sicherstellung der Verfügbarkeit einerseits die Speicherung des erzeugten Stromes in autarken Systemen bzw. eine effiziente Einspeisung in ein elektrisches Netz mit der Möglichkeit zum Bezug von Strom aus dem Netz in Zeiten ohne oder geringem PV-Stromertrag. In beiden Fällen wird ein optimiertes Strommanagement zwischen Angebot und Verbrauch gefordert. Die Entwicklung von Solarmodulen und Systemen insbesondere Wechselrichter konnte erfolgreich gestaltet werden, ein Entwicklungspotenzial ist noch vorhanden. Die Produktionskosten wurden mit der Markteinführung laufend reduziert, sodass sich heute Investitionen in PV-Anlagen wirtschaftlich rechtfertigen lassen. In der Praxis bewährt haben sich im Gebäude integrierte PV-Anlagen mit vorwiegender Nutzung im Gebäude. Mit PV-Anlagen lassen sich PLUSEnergie-Gebäude realisieren. Damit leisten PV-Anlagen einen wertvollen Beitrag zur Österreichischen Energiestrategie 22 und 25. Die derzeitige Marktentwicklung der PV-Technik erfordert einen überlegten und sinnvollen Einsatz dieser Technik, sowohl im Hinblick auf Nutzung geeigneter Flächen zur Installation der Solarmodule als auch in Bezug auf Eigennutzung und Einspeisung ins öffentliche Netz. PV-Strom sollte in Zukunft ein fester Platz bei der Stromaufbringung in Österreich zugeordnet werden. Raumplanung, Landschaftsplanung, Naturschutz und Kooperation mit der Elektrizitätswirtschaft sind wesentlich Faktoren zur Bewältigung der PV- Revolution am Markt. 2