Photovoltaik in Deutschland ein Modell zum Nachahmen?

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1 Photovoltaik in Deutschland ein Modell zum Nachahmen? Ruggero Schleicher Tappeser consultant & writer, Berlin Photovoltaik, Strom von der Sonne Dienstag 24. November 2009, St. Pölten, Landhaus

2 Übersicht Eine neue Perspektive Marktentwicklung Photovoltaik Technikentwicklung Photovoltaik Die unterschätzte Innovationsgeschwindigkeit Grid parity wird das Spiel verändern Die nächste Herausforderrung: Netz und Speicherung Neue Prioritäten tappeser.eu 2

3 EINE NEUE PERSPEKTIVE tappeser.eu 3

4 Drängende Probleme führen zu raschem Paradigmenwechsel Beschleunigter Klimawandel Zu Ende gehende Öl und Gasreserven Zunehmende Energienachfrage in Schwellen und Entwicklungsländern Schnelle Transformation des Energiesystems ist nötig Regierungen schaffen Märkte für neue Technologien Neue Technologien verändern die Energiemärkte PV ist eine disruptive technology, die umwälzendste der neuen Energietechniken: schnellstes Wachstum steilste Lernkurve größtes Potential tappeser.eu 4

5 Dramatischer Perspektivwechsel: Erneuerbare Energie der einzige Ausweg Riesige Investitionen in erneuerbare Elektrizitätserzeugung 2008: 155 Mrd. US$ Vierfache Zunahme seit 2004 Sonne: Wachstum +49% Europa: +49,7% Weltweite Investitionen für Stromerzeugung 2008 Große Wasserkraft Hohe Priorität in Programmen zur Konjunkturstützung erneuerbar nicht erneuerbar New: starke Programme für Solarthermie 138 Länder haben den Vertrag für die Gründung der neuen International Renewable Energy Agency IRENA unterzeichnet tappeser.eu 5

6 Leitszenario 2008 des für erneuerbare Energien zuständigen deutschen Umweltministeriums tappeser.eu 6

7 Beschäftigung durch erneuerbare Energien in Deutschland tappeser.eu 7

8 Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch in Deutschland tappeser.eu 8

9 Strommix in Deutschland 2009 tappeser.eu 9

10 Warum die Photovoltaik fördern? PV ist eine Technologie für die Stromerzeugung mit außerordentlichen Vorteilen: Anwendbar überall auf der Welt Anwendbar in allen Größenordnungen, im Netzverbund und off grid Keine Probleme mit der Umwelt Rapide sinkende Kosten, beginnt, mit herkömmlicher Stromproduktion wettbewerbsfähig zu werden Ein praktisch unbegrenztespotential tappeser.eu 10

11 PV MARKTENTWICKLUNG tappeser.eu 11

12 Deutschland hat das Durchstarten des Weltmarkts für PV ausgelöst PV Marktdaten 2008 Neu installierte Leistung MWp Total installierte Leistung MWp installierte Systeme insgesamt ca Umsatz Mrd Beschäftigte Meilensteine 1991: Erstes Einspeisegesetz (niedrige Tarife : 1000 Dächer Programm (Zuschüsse) : Dächer Programm (Darlehen) 2000: Erneuerbare Energien Gesetz (EEG, Einspeisetarif) 2004: EEG Novelle estimation Total installed PV power in MWp tappeser.eu BSW 12

13 Entwicklung des weltweiten Photovoltaik Marktes tappeser.eu EPIA 13

14 PV Weltmarkt 2008 Neu installierte PV Leistung 2006: 1600 MWp 2007: 2650 MWp (+66%) 2008: 6000 MWp (+126%) Rote Buchstaben: Länder mit Einspeisetarif (feed-in-tariff) tappeser.eu BSW Source: Preliminary figures of National PV Associations, Stryi-Hipp, Feb 26th

15 Typical system in Spain (Menorca): 3.2 MWp Stryi Hipp 2009 PV markets Germany and Europe, February 2009 Image: Sunenergy 15

16 Marktsegmente im PV Markt Deutschland: kleine und mittlere Anlagen dominieren Image: Sharp BSW-solar Ground Roof top BIPV mounted Effort of mounting residential homes 1-10 kwp 27% Image: Solarwatt Market share in 2006 Size of the system Image: Schüco 1% multi family houses, public + social buildings, farms, commercial plants kwp 49% Image: Solarwatt Image: Geosol Image: Grammer Large and very large commercial > 100 kwp Image: BP 10% 13% 16 Image: Geosol

17 Verteilung der Anlagengrößen in Italien Kreise: Anlagengröße rot: >50 kw Fläche: Installierte Leistung rot: > 50MW April 2009 tappeser.eu 17

18 Degression der Einspeisetarife für Photovoltaik in Deutschland (EEG) Entsprechende der EEG-Novelle vom 6. Juni 2008 ct per kwh Preisentwicklung kleiner PV-Systeme < 10 kwp [ /kwp] (ohne MWSt) ct/kWh tappeser.eu 18

19 Kosten und jetzt auch die Preise fallen schneller als vorgesehen Preise fielen Jan Aug 2009 um 30%: Ausreichende Si Versorgung nach Fertigstellung neuer Produktionsanlagen Massiver Kapazitätsaufbau, v.a. in China, schlüsselfertige Fabriken Zusammenbruch des spanischen Marktes, Kreditklemme Preise entsprechen nicht den niedrigsten Produktionskosten Niedrigste Produktionskosten heute: rund 1 /Wp Angekündigte Produktionskosten Ende 2010: <0,60 /Wp Chinesische kristalline Module 3,00 /Ws in ,70 /Ws in pvxchange tappeser.eu 19

20 Vorschlag des BSW solar: außerordentliche Tarifabsenkung Vor dem Hintergrund des starken Preisverfalls bei den PV Modulen schlägt der Industrieverband BSW solar eine Senkung der PV Einspeisetarife vor: Vorziehen der halben für Januar 2011 geplanten Degression (9%) auf den 1. Juli 2010: 4,5% Erweiterung des volumenabhängigen Degressionskorridors von 1% auf 5% Maximale Degression am 1. Januar 2011: 4,5% 5% = 9,5% tappeser.eu 20

21 Rentabilität von PV Anlagen: Einflussfaktoren Systemkosten (Module [ca. 50%], Rest des Systems, Installation) Laufende Kosten (ca. 1% p.a.: Wartung, Versicherung, Steuern) Spezifischer Wirkungsgrad des Systems (Lage, Orientierung, Qualität der Installation) Lebensdauer der Anlage, Garantiezeit (20 25a) Einspeisetarif: Höhe / Dauer Förderung der Investition (Steuern, Zuschüsse) Bankkredit: Höhe / Struktur / Zinsen tappeser.eu 21

22 Unabhängig von der Krise: weltweite PV Überkapazität Ankündigungen für Produktionskapazität in 2010: 20 GWp Schätzungen für die Nachfrage: zwischen 5 und 10 GWp Zusammenbruch des spanischen Marktes Ende des Engpasses beim Silizium Überinvestition Dazu kommt die Kreditklemme in der Wirtschaftskrise Große Anstrengungen für die Marktentwicklung sind notwendig Nur starke Hersteller mit guter Qualität werden überleben tappeser.eu 22

23 TECHNIKENTWICKLUNG tappeser.eu 23

24 Boom der Innovationen in der Photovoltaik Die boomenden PV Märkte haben zu einem Boom bei den Innovation geführt: Größere und kostengünstigere Siliziumproduktion Kostensenkung und höherer Wirkungsgrad bei c Si Zellen Dünnschicht Technologien: asi, µc Si, micromorph Si, CIGS, CdTe Konzentrierende Photovoltaik CPV Neue PV Konzepte Farbstoffzellen (DSC); organische Zellen (OPV); Fluoreszenz Konzentratoren etc. Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) Nachführsysteme, Trägersyysteme Netzintegration / off grid Systeme Schnellere Innovation und Kostensenkung tappeser.eu 24

25 Konzentrierende PV Systeme (CPV) Systeme mit niedriger Konzentration (Faktor < 10) und hoher Konzentration (Faktor >100) Niedrige Konzentration (10x) mit konventionellen Silizium Zellen: hoher Ertrag mit niedrigen Systemkosten Germany: Archimedes (ZEW Stuttgart spin off) Neue Hochleistungszellen öffnen neue Perspektiven Weltrekord 40,8% Wirkungsgrad mit triple junction Zellen Integrierte Konzentrator Module (500x) versprechen niedrige Kosten für sonnenreiche Regionen 5,6 MW Anlage bei Sevilla mit Concentrix Fresnel Linsen Modulen: 23% Wirkungsgrad (Concentrix ist ein ISE spin off mit Albengoa Kapital) Neue Concentrix Module: Wirkungsgrad >27%, energy payback time <1 Jahr tappeser.eu 25

26 Gebäudeintegrierte Photovoltaik Building Integrated PV (BIPV) Dachsysteme als erster Schritt Andere Gebäude Komponenten brauchen raffiniertere Integration mit standardisierten Bauelementen Planungs und Bauprozessen der Bauindustrie Sehr hohes Potential aber wenig kommerzieller Fortschritt in den letzten Jahren New Möglichkeiten mit Dünnschichtprodukten Sufurcell Solarsiedlungs GmbH tappeser.eu 26

27 Building Integrated PV (BIPV) 2 Breites Spektrum möglicher Anwendungen Increasing aesthetical options Low or no additional costs for support structures System solutions required Schott tappeser.eu 27

28 Building Integrated PV (BIPV) 3 bsw solar Saint Gobain tappeser.eu 28

29 Netzintegration / Minigrids / Off grid Systeme Abnehmende Skepsis bezüglich der Schwierigkeiten beim Netzmanagement: Kein Problem mit bis zu 50% Solarstrom im deutschen Netz Wechselrichter übernehmen zunehmend Aufgaben bei der Stabilisierung der Netze Kombikraftwerke, die Wind, Photovoltaik, Biogas und Wasserkraft kombinieren zeigen hohe Anpassungsfähigkeit an die Verbrauchskurve Smart grids erlauben, die Nachfrage besser an das Angebot anzupassen. Italien ist bei der Installation von smart meters besonders weit. Große Fortschritte: Batterienund andere Speichertechniken tappeser.eu 29

30 DIE UNTERSCHÄTZTE INNOVATIONSGESCHWINDIGKEIT VON DISRUPTIVE TECHNOLOGIES tappeser.eu 30

31 Die Entwicklung des globalen PV Markts tappeser.eu EPIA 31

32 Unterschätzte Reichweite und Vielfalt der Innovationen Massive F&E Anstrengungen seit einigen Jahren, zum großen Teil noch nicht auf dem Markt. Ziele: Höherer Wirkungsgrad Niedrigere Produktionskosten Neue Anwendungsfelder Vielversprechende neue Ansätze auf vielen Pfaden Verbesserung existierender PV Zelltypen Neue PV Materialien und Funktionsweisen (organische Zellen, Farbstoffzellen, neue multi junction Kombinationen) Neue Konzentrator Technologien (mit und ohne Nachführung) Neue Produktionstechniken Neue Verkapselungs und Integrationstechnologien tappeser.eu 32

33 Der deutsche Einspeisetarif erwartet die grid parity schon in 5 Jahren tappeser.eu BSW 33

34 Die EU setzt bindende Ziele für 2020 Im Dezember 2008 beschloss die EU bindende Ziele für 2020 Reduzierung der CO2 Emissionen: 20% Reduzierung des Energieverbrauchs: 20% Anteil der Erneuerbaren im Endenergieverbrauch: 20% Nationale Ziele festgelegt, Nationale Aktionspläne müssen zum vorgelegt werden Spezielle Politiken für Elektrizität, Wärme Strom in der EU 2020: 35 40% Erneuerbare nötig tappeser.eu 34

35 Die Lernkurve in der Photovoltaik PV: steilste Lernkurve aller Energietechniken Kapazitätswachstum schneller als erwartet tappeser.eu 35

36 EPIAs ambitionierter Wachstumspfad: Schnelle Wettbewerbsfähigkeit in Europa European Photovoltaic Industry Association EPIA: Realistische Lernkurve: Verdopplung der PV-Leistung 20% Kostenreduktion Nach und nach wird in den nächsten Jahren die grid parity in allen wichtigen Märkten Europas erreicht Anteil des EU Strommarkts, in dem grid parity erreicht wurde 0% 10% 50% 90% EPIA schlägt als Ziel für die EU-Politik vor: Gesamte installierte PV-Kapazität in Europa 2020 : 350 GWp PV Anteil an der EU Stromproduktion : 12% Jährliche Wachstumsrate der PV-Installationen : 40% 36

37 Wachstum erneuerbare Energien Wind : weltweit installierte Leistung Insgesamt 2008: 120 GW Wachstumsrate : 25,5% pro Jahr PV : weltweit installierte Leistung Insgesamt 2008: 16 GW Wachstumsrate : 32% pro Jahr Wachstumsrate Deutschland : 68% p.a. tappeser.eu 37

38 Extrapolation des exponentiellen Wachstums % (Wind Leistung, CAGR seit 12 Jahren) 17% (Halbleiter Umsatz, seit 40 Jahren) 80 32% (PV Leistung, seit 12 Jahren) % der deutschen Stromproduktion 0,7% der deutschen Stromproduktion tappeser.eu 38

39 Bauzeiten / Innovationszyklen Photovoltaik Fabriken: Monate, zunehmen schlüsselfertig, Nutzungsdauer <5a Installation: Wochen, Monate, Planung zunehmend standardisiert, Nutzungsdauer 20 30a, Abbau: Wochen, nahezu vollständiges Recycling Wind Fabriken: Monate Installation: Wochen, Planung dauert länger als bei PV Nutzugsdauer 20 30a, Abbau: Wochen, Recycling deckt fast die Kosten Kernenergie Bauzeit Monate, wenig Standardisierung, lange Planungszeiten, hohe lokale Auswirkungen Nutzungsdauer 30 50a, Abbau >20 Jahre + radioaktiver Abfall tappeser.eu 39

40 Scaling up times Industrie: Aufbau von großen Leistungskapazitäten bei PV und Wind mit jährlichen Wachstumsraten von über 30% ist machbar Ein schnelles aber gleichmäßiges Wachstum zu sichern ist eine Herausforderung für die Regulierung, insbesondere in der Subventionsphase Wachstum ist nicht durch die Produktion begrenzt Entscheidend ist die schnelle Integration eines hohen Anteils fluktuierender Stromproduktion ( Lastmanagement, interregionaler Austausch, Speicherung) tappeser.eu 40

41 GRID PARITY WIRD DAS SPIEL VERÄNDERN tappeser.eu 41

42 Grid parity kommt sehr bald Sogar schneller als die deutschen Gesetzgeber 2008 erwarteten: tappeser.eu 42

43 Grid parity für die Konsumenten wird die Märkte ändern Neue Technologien bringen eine Alternative auf der Ebene der Steckdose Ein neuer Markt auf dieser Ebene wird die traditionelle Regulierung und die Versorger in Frage stellen Produktion für den Eigenverbrauch wird zunehmen, der Anteil der Versorger nimmt ab Independent power providers Nationaler Markt: Wettbewerb zwischen traditionellen Versorgern Verbraucher (privat + Industrie) werden Produzenten tappeser.eu 43

44 Auf dem Weg zu einem Mehrebenen System Zunehmend wird die Aufgabe der Versorger darin bestehen, die Schwankungen auf den verschiedenen Ebenen auszugleichen Das hierarchische System hat sich überlebt smart grids mit vielen Akteuren werden komplexe Systeme steuern Wahrscheinlich brauchen wir Märkte auf mehreren Ebenen: Europa, national, regional, lokal Systemfunktionen bekommen einen Marktpreis Elektrizitäts-Märkte Europäischer Markt Kompensation, große Kraftwerke (Afrika, Skandinav. Wasserkraft) nationale Märkte Kompensation, große Kraftwerke (z.b. off shore) regionale Märkte Kompensation, mittlere Kraftwerke (Biogas, Solar, Wind) Lokale Märkte Einkauf gegenüber Eigenproduktion tappeser.eu 44

45 Prosumer treiben die Märkte auf den verschiedenen Ebenen an Nachfrage management Märkte & Netze Produktion & Speicherung Akteure European market compensation, large plants national markets compensation, large plants regional markets compensation, medium plants large plants: hydro storage, PV& CSP from Africa, Biogas large plants: offshore wind, hydro, xlarge CSP, PV medium plants: PV, wind farms, biogas cogen etc. IPPs Grid companies IPPs, utilities Grid comp., utilities IPPs, utilities utilities management local markets at the plug own production vs. grid small installations: PV, cogeneration biogas Individuals, companies tappeser.eu 45

46 Subsidiarität im Elektrizitätssystem Die Kontroverse Zentralisierung / Dezentralisierung ist überflüssig Ein schneller Übergang zu 100% Erneuerbaren erfordert Beiträge auf allen Ebenen Das Kapital und die Netz Management Funktionen der großen Stromversorger sind von grundlegender Bedeutung Die müssen ihr Business Modell aber grundlegend ändern: Lernen, in einem komplexen System zusammenzuarbeiten, Zurückziehen auf eine unterstützende Rolle Das Prinzip der Subsidiarität ist wesentlich für Effizienz, Flexibilität und Nachhaltigkeit tappeser.eu 46

47 Das Ende einer Ära Energieproduktions Anlagen werden standardisierte Konsumgüter Keine ernsthaften Umwelteinflüsse, keine langfristigen Risiken Unbegrenzte Ressourcen Schnelle Innovationszyklen Individuelle Investitionsentscheidungen Erneuerbare Energie können uns von den Beschränkungen der fossilnuklearen Ära befreien von starker Umweltbelastung und langfristigen Risiken von Sicherheitsproblemen, die Kontrolle und intensive Regulierung erfordern von Problemen der Versorgungssicherheit, die zu internationalen Konflikten führen von Monopolen, die die Politik bestimmen von Regulierungsbehörden schwer zu zähmen Nachdem die Schwelle der Glaubwürdigkeit überschritten ist, werden bahnbrechende Vorteile die Durchsetzung beschleunigen tappeser.eu 47

48 DIE NÄCHSTE HERAUSFORDERUNG: NETZ UND SPEICHERUNG tappeser.eu 48

49 Das alte Grundlast Konzept Billiger Grundlast Strom aus großen schwerfälligen Kraftwerken Teure Spitzenlast aus schneller steuerbaren Kraftwerken Zentrale Steuerung einer kleinen Zahl von Einheiten Sehr wenig Steuerung der Nachfrage MW. energy demand in the grid peak load medium load baseload time (h) tappeser.eu SRU / Hohmeyer 49

50 Das neue Paradigma: kein Platz für Grundlast Kraftwerke Variable Produktion mit Erneuerbaren mit Null marginalen Kosten Kompensation mit schnell reagierenden Quellen (z.b. Gasturbinen). MW energy demand in the grid excess for storage Speicherung wird wichtig Laststeuerung wird wichtig (smart grid) compensation by rapidly reacting sources Keine Verwendung für Grundlast Kraftwerke fluctuating renewable production tappeser.eu SRU / Hohmeyer 50

51 NEUE PRIORITÄTEN tappeser.eu 51

52 Rechtzeitig einen PV Markt schaffen Ein ausgewogener Markt braucht Zeit zum Wachsen Viele Fachleute müssen sih auf die Umwälzung vorbereiten: Handwerker, Architekten, Planer Neue Business Modelle müssen entwickelt werden: Versorgungsunternehmen, Banken und Versicherungen, Anlagenbetreiber Neue Rahmenbedingungen müssen entwickelt werden: Regulierer, Gesetzgeber, Planungsbehörden Die regionale Wirtschaft kann nur profitieren wenn sie vorbereitet ist Kompetente Installateure, Projektentwickler, Hersteller müssen rechtzeitig präsent sein tappeser.eu 52

53 Österreich hat hervorragende Voraussetzungen Österreich hat seit vielen Jahren eine Vorreiterrolle bei Energiekonzepten, bei der Nutzung der Biomasse und bei der Solarthermie gespielt. Hohes Bewusstsein für Energiefragen Bei der Photovoltaik Fortschritte gering: keine entschlossene Förderpolitik Voraussetzungen sind eigentlich ausgezeichnet : Relativ hohe Sonneneinstrahlung Hochentwickeltes Baugewerbe und Zulieferfirmen Hochentwickelte relevante Industrie: Elektroindustrie; Maschinenbau, Ingenieurbüros Hochentwickelte Forschungslandschaft Zugang zu den osteuropäischen Märkten Hoher Anteil Wasserkraft: keine Probleme mit der Netzintegration tappeser.eu 53

54 Ein gemeinsamer internationaler Lernprozess Schnelles Lernen braucht Kooperation: entlang der Wertschöpfungskette zwischen Wirtschaft und Regulierern zwischen Wirtschaft und Forschung Internationale Zusammenarbeit: zwischen nationalen Verbänden zwischen Regierungen International Renewable Energy Agency IRENA European Alliance for 100% Renewable Energy tappeser.eu 54

55 Vielen Dank tappeser.eu solar.de

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