ENERGIEAGENTUR RHEINLAND PFALZ

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1 ENERGIEAGENTUR RHEINLAND PFALZ DIE SONNE BEZAHLT MEINE STROMRECHNUNG Altbautage Mittelrhein 2015 Koblenz Dr. Ralf Engelmann Referent Solarenergie, Geothermie und Speicher

2 ENERGIEAGENTUR RHEINLAND PFALZ Die Energieagentur Rheinland Pfalz:» Gründung am » die landesweite Plattform für die Energiewende» 100 prozentige Landes GmbH» Zentrale in KL, mit 9 Regionalbüros flächendeckend in ganz Rheinland Pfalz vor Ort» arbeitet produkt / anbieterunabhängig und marktneutral (tritt nicht in Wettbewerb mit den am Markt tätigen Akteuren!)

3 ENERGIEAGENTUR RHEINLAND PFALZ Unsere Ziele:» Gestaltung der Energiewende gemeinsam mit allen relevanten Akteuren im Land» initiiert und begleitet themenübergreifenden, interdisziplinären Dialog zu Erneuerbaren Energien, Effizienz, Einsparung, nachhaltiger Mobilität u.v.a.» informiert, vernetzt und unterstützt Energiewende Akteure in Kommunen, Unternehmen, Organisationen, Bürgerinnen und Bürger» Bewusster Umgang mit Energie» Dezentrale Energieversorgung» Einsparung, Effizienz, EE

4 FRAGESTELLUNG» Warum sollte ich Solarenergie überhaupt nutzen?» Ist es überhaupt wirtschaftlich sinnvoll in eine PV Anlage zu investieren?» Eigenverbrauch oder einspeisen, welches Geschäftsmodell ist am besten? Bildquelle: Hardy/ pixelio.de

5 REGENERATIVE ENERGIEQUELLEN SIND NAHEZU UNERSCHÖPFLICH jährliches Energieangebot durch regenerative Energiequellen gesamtes Energieangebot von fossilen und nuklearen Energieträgern auf der Erde Windenergie Weltweiter jährlicher Primärenergieverbrauch Kohle Reichweite 170 a Bioenergie Solarenergie Erdöl 45 a Geothermie Wasserkraft Gezeitenkraft In einem Jahr schickt uns die Sonne das fache des weltweit jährlichen Energiebedarfs oder in 70 Minuten den weltweit jährlichen Energiebedarf Uran Erdgas 65 a 70 a Datenquelle: Grafik verändert nach Quaschning 2011, Kurzbericht AG Energierohstoffe, BMWi

6 REGENERATIVE ENERGIEQUELLEN SIND NAHEZU UNERSCHÖPFLICH Nutzungsarten der Sonnenenergie» Sonnenenergie kann auf verschiedene Weise genutzt werden: Wärmebereitstellung für Heizzwecke und Brauchwasser (z.b. Kleinanlagen auf Eigenheimen) Umwandlung in elektrische Energie durch Photovoltaikanlagen (z.b. Kleinanlagen auf Eigenheimen, Freiflächenanlagen) Bildquelle: EOR

7 SOLARANLAGEN UND SPEICHERSYSTEM AUFBAU UND FUNKTIONSPRINZIP Netzgekoppelte PV Anlage» Komponenten Solargenerator Solarmodul Solarzelle Verbindungskabel Wechselrichter Einspeisezähler Speicher Bildquelle: Agentur für Erneuerbare Energien

8 SOLARANLAGEN INSTALLATION Installation Montagemöglichkeiten Anforderungen an das Dach: Statik Dacheindeckung (asbestfreie Abdeckung) genügend Freiflächen Zugang zum Solardach für Wartungsarbeiten Bildquelle: Thermische Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung (2008)

9 SOLARANLAGEN INSTALLATION» Photovoltaikanlagen sind bauliche Anlagen im Sinne des Baurechts» Genehmigungspflichtabhängig vom jeweiligen Landesbaurecht Für Rheinland Pfalz gilt 62 Abs. 1 Nr. 2d LBauO Rh. Pf. Solaranlagen auf oder an Gebäuden sind genehmigungsfrei Ausnahme: Anlagen auf oder an Kulturdenkmälern sowie in der Umgebung von Kultur und Naturdenkmälern (Kostenfreie) Genehmigungspflicht Bildquelle: baufachkatalog.de

10 SOLARANLAGEN INSTALLATION Bildquelle: EOR

11 SOLARANLAGEN INSTALLATION Bildquelle: EOR, Schott Solar AG, Schüco, Baunetz Wissen Solar, Soltecture/Baunetz Wissen Solar, heliathus Solar GmbH, heliatek

12 SOLARANLAGEN PLANUNG Entscheidungskriterien bei der Anschaffung und Planung einer PV Anlage» Standortfaktoren: Sonneneinstrahlung/ Klimazone Ausrichtung der Solaranlage Verschattung» Wirtschaftliche Faktoren: Technologie Kosten der Anlage Verbrauch des Haushaltes Quelle: Klaus Uwe Gerhardt/ pixelio.de

13 PHOTOVOLTAIK ANLAGEN PLANUNG Sonneneinstrahlung Mittlere Globalstrahlung in Dt: kwh/m² im Jahr Mittlere Globalstrahlung in RLP: kwh/m² im Jahr Jährliche Sonneneinstrahldauer: h Jährlicher Stromertrag: kwh/kw p Bildquelle: Deutscher Wetterdienst

14 SOLARANLAGEN PLANUNG Ausrichtung und Neigung» Optimale Ausrichtung: Süden, Neigungswinkel Ostausrichtung Südausrichtung Westausrichtung Sonnenaufgang Mittag Sonnenuntergang Stromproduktion Tageszeit Bildquelle: MGT esys Energy System

15 PHOTOVOLTAIK ANLAGEN PLANUNG Verschattung» K.O. Kriterium bei der Anlagenplanung» Jahres und tageszeitabhängige Verschattung beachten (Sonnenhöchststand : 63,5, Sonnentiefststand : 16,5 ) Ziel: Verschattungsfreiheit der kompletten Anlage (besser auf Module verzichten als verschattete Module)

16 PREISENTWICKLUNG IN DER PHOTOVOLTAIK BRUTTO SYSTEMPREISE PV AUFDACHANLAGEN Brutto Systempreis PV Anlage ( /kw p ) Systemkosten PV Anlagen < 100 kw p Jahr Systempreise für Aufdachanlagen sind von 2006 bis 2014 um 71 % gefallen 2013 Systempreise heute bei bis / kw p Datenquelle: verändert nach BSW Solar/EuPD Research

17 PREISENTWICKLUNG IN DER PHOTOVOLTAIK Strompreisentwicklung in Deutschland Strompreis exkl. Mwst. ( Cent/kWh) PV Stromgestehungskosten Haushaltsstrompreis Grid parity Strompreis von 2000 bis 2015 um ca. 110% gestiegen Solarstrompreis von 2000 bis 2015 um ca. 80% gefallen 24 bis 26 Cent/ kwh 10 bis 12 Cent/ kwh Jahr +40% EEG Umlage auf Eigenverbrauch für PV Anlagen nach dem und größer 10 kwp Datenquelle: verändert nach BSW Solar/BMU

18 PHOTOVOLTAIK ANLAGEN FÖRDERUNG UND FINANZIERUNG RECHENBEISPIEL RENTABILITÄT EINER PV ANLAGE Inbetriebnahme der Anlage: März 2015 Vergütungszeitraum: 20 Jahre Für 20 Jahre garantierte Vergütung: 0,1250 /kwh (bis 10 kw p ) Anlagengröße: 5 kw p Stromproduktion im Jahr: ca kwh Stromproduktion über 20 Jahren: ca kwh EEG Vergütung: Investitionskosten: ca /kw p = Wartung/ Versicherungen: 100 / Jahr Kosten: Vergleichsrechner Rendite mit Sonne /

19 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER SOLARANLAGE KAUFKRAFTENTWICKLUNG BEI EINSPEISUNG Daten der Anlage: Größe: 5 kw p Inbetriebnahme: März 2015 Jahresstromproduktion: ca kwh Eigenverbrauch: 0 % EEG vergüteter Strom: ca. 600 / Jahr Summe Einspeisung über 20 Jahre: 0% Inflation ca % Inflation ca Einspeisen 0% Inflation 2% Inflation Jahr

20 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER SOLARANLAGE EINSPARPOTENTIAL BEI EIGENSTROMNUTZUNG Daten der Anlage: Größe: 5 kw p Inbetriebnahme: März 2015 Jahresstromproduktion: ca kwh Eigenverbrauch: ca. 45 % EEG vergüteter Strom: ca. 600 / Jahr Summe Einsparung über 20 Jahre: 0% Steigerung ca % Steigerung ca % Strompreissteigerung Summe Einspeisung über 20 Jahre: 0% Inflation ca % Inflation ca Eigenverbrauch Einspeisen 0% Inflation 2% Inflation Jahr

21 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER PHOTOVOLTAIK ANLAGE» Investitionen in Solarstrom Systeme amortisieren sich inzwischen schneller über den eigenverbrauchten als über den eingespeisten Strom!» Nicht eigenverbrauchter Strom wird weiterhin ins Stromnetz eingespeist» Ziel: Systeme mit hohem Eigenverbrauchsanteil bei gleichzeitig hohem Autarkiegrad

22 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER PHOTOVOLTAIK ANLAGE ERMITTLUNG ZWEI ENTSCHEIDENDER PARAMETER, WELCHE DIE EFFEKTIVITÄT DES PV SYSTEMS DEFINIEREN» Eigenverbrauch [%]: E V = E ev / E PV (E ev eigenverbrauchter Strom, E PV erzeugter PV Strom)» Autarkiegrad [%]: AG = E ev / (E ev + E netz ) (E ev eigenverbrauchter Strom, E netz Strom aus dem Netz)

23 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER SOLARANLAGE WIE KANN EIGENVERBRAUCH UND AUTARKIEGRAD BEEINFLUSST WERDEN?» Lastmanagement Lastkurve des Verbrauchers ermitteln Stromverbrauch an Stromproduktion anpassen Nutzung des überschüssigen PV Stroms» Speichersysteme Wärmespeicher (Heizung, Brauchwasser) Batteriesysteme (Kleinspeicher, E Mobilität, etc.)» Größe des PV Systems optimieren Anpassung der PV Anlage auf den Stromverbrauch

24 EINFAMILIENHAUSHALT Durchschnittliche Stromverbrauch deutscher Haushalte Beleuchtung 17 % 15 % 12 % 8 % 19 % 29 % Kühl und Gefriergeräte, andere mechanische Haushaltsgeräte Kochen, Trocknen, Bügeln und sonstige Prozesswärme Heizung (elektrisch) Warmwasserbereitung einschließlich Waschmaschiene und Geschirrspühler Unterhaltungselektronik, Telekommunikation, Computer Datenquelle: BDEW

25 EINFAMILIENHAUSHALT Stromproduktion/ Strombezug Lastenverschiebung Ostausrichtung Südausrichtung Westausrichtung Lastkurve Eigenverbrauch Tageszeit

26 EINFAMILIENHAUSHALT» Ca. 50% des Haushaltsverbrauches lassen sich theoretisch durch intelligentes Lastmanagement verschieben => smart home» Im Normalfall findet aber der Großteil (ca %) des Verbrauchs schon tagsüber statt» Steigerungspotential für Eigenverbrauch und Autarkiegrad im Bereich von ca % des Haushaltsverbrauchs Quelle: SMA Technologies AG

27 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER SOLARANLAGE WIE KANN EIGENVERBRAUCH UND AUTARKIEGRAD BEEINFLUSST WERDEN?» Lastmanagement Lastkurve des Verbrauchers ermitteln Stromverbrauch an Stromgestehung anpassen Nutzung des überschüssigen PV Stroms» Speichersysteme Wärmespeicher (Heizung, Brauchwasser) Batteriesysteme (Kleinspeicher, E Mobilität, etc.)» Größe des PV Systems optimieren Anpassung der PV Anlage auf den Stromverbrauch

28 EINFAMILIENHAUSHALT Stromspeicherung in elektrische Systeme Stromproduktion/ Strombezug Südausrichtung Lastkurve Eigenverbrauch Elektrische Speicherung Tageszeit

29 SPEICHERUNG DES STROMS Pb Batterien» Vorteile kostengünstige Speichervariante ausgereifte Technologie Akzeptabel Energie und Leistungsdichten für stationäre Anwendungen modular erweiterbar kurze Amortisationsperioden weltweit große Menge an Herstellern Recycling System etabliert Bildquelle: Martin Frey,

30 SPEICHERUNG DES STROMS Pb Batterien» Nachteile Lüftungsanforderung am Installationsort kaum Kostenreduktion in Zukunft zu erwarten geringe Entladetiefe geringe Zyklenzahl geringe Energiedichte» Anwendungsbeispiele Stationäre Anwendungen Inselnetze Starterbatterie beim Auto Schwarzstart Bildquelle: Martin Frey,

31 SPEICHERUNG DES STROMS Li Ionen Batterien» Vorteile hohe Entladetiefe modular erweiterbar wartungsarm hohe Energie und Leistungsdichte hohe Zyklenzahl => lange Lebensdauer Keine speziellen Anforderungen an Speicherstandorte Bildquelle: PROSOL Invest Deutschland GmbH,

32 SPEICHERUNG DES STROMS Li Ionen Batterien» Nachteile Noch sehr teuer => Kostenreduktion in den kommenden Jahren zu erwarten Aufwendiges Batteriemanagementsystem erforderlich Hohe Kosten thermisches Verhalten (thermal runaway) Bei Wassereinbruch hohe Reaktivität Normung der Systeme fehlt» Anwendungsbeispiele Mobile Anwendung (Handy, E Mob, etc.) Kleinspeicher für Haushalte und Gewerbe Bildquelle: PROSOL Invest Deutschland GmbH,

33 WIRTSCHAFTLICHKEIT EINER SOLARANLAGE WIE KANN EIGENVERBRAUCH UND AUTARKIEGRAD BEEINFLUSST WERDEN?» Lastmanagement Lastkurve des Verbrauchers ermitteln Stromverbrauch an Stromgestehung anpassen Nutzung des überschüssigen PV Stroms» Speichersysteme Wärmespeicher (Heizung, Brauchwasser) Batteriesysteme (Kleinspeicher, E Mobilität, etc.)» Größe des PV Systems optimieren Anpassung der PV Anlage auf den Stromverbrauch

34 INTELLIGENTES LASTMANAGEMENT FÜR IHR ZU HAUSE WELCHER EIGENVERBRAUCH IST MÖGLICH? Eigenverbrauch 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Einfamilienhaushalt ca kwh/a Eigenverbrauch [%]: E V = E ev / E PV PV Leistung der Aufdachanlage in kw p Nutzbare Batteriekapazität 0 kwh 6 kwh 2 kwh 8 kwh 4 kwh 10 kwh Datenquelle: Weniger, Tjaden & Quaschning, HTW Berlin

35 INTELLIGENTES LASTMANAGEMENT FÜR IHR ZU HAUSE WELCHER AUTARKIEGRAD IST MÖGLICH? Autarkiegrad 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Nutzbare Batteriekapazität 0 kwh 6 kwh 2 kwh 8 kwh 4 kwh 10 kwh Einfamilienhaushalt ca kwh/a Autarkiegrad [%]: AG = E ev / (E ev + E netz ) PV Leistung der Aufdachanlage in kw p Datenquelle: Weniger, Tjaden & Quaschning, HTW Berlin

36 INTELLIGENTES LASTMANAGEMENT FÜR IHR ZU HAUSE Fallbeispiel Einfamilienhaus» Stromverbrauch im Jahr: ca kwh Systemparameter» PV Größe: 7.74 kwp ( )» Speicherkapazität: 5.7 kwh (8550 ) Gekaufte Elektrizität Eigener PV Verbrauch PV Produktion PV Einspeisung Gesamter Stromverbrauch» PV Produktion: kwh» Eigenverbrauch: kwh» Strombezug vom Netz: 840 kwh» Stromverbrauch gesamt: kwh» Eingespeister Strom: kwh» Autarkiegrad: 73 % » EEG Vergütung: 950 / Jahr» Stromkosteneinsparung: 650 / Jahr» Stromkosten: 235 / Jahr Nov 11 Dez 11 Jan 12 Feb 12 Mrz 12 Apr 12 Mai 12 Jun 12 Jul 12 Aug 12 Sep 12 Okt 12 Quelle:

37 ZUSAMMENFASSUNG» Paradigmenwechsel in der PV: früher: Geldanlagen mit hohen Renditen heute: Stromkosteneinsparung» Bedarfsgerechte Anlagenauslegung: auf den Verbrauch des Endnutzers ausgelegen» Wirtschaftlicher Betrieb von Photovoltaik Anlagen: Investition in PV Anlagen ist rentabler als viele Geldanlagen PV Stromgestehungskosten ca. 10 bis 12 Cent/ kwh hoher Eigenverbrauch ist heute wirtschaftlicher als den PV Strom einzuspeisen und die EEG Vergütung zu kassieren

38 ZUSAMMENFASSUNG» PV+Speicher: Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sind Systeme PV+Speicher heute noch nicht rentabel zu betreiben Ausblick: fallende Kosten in Speichertechnologie (Massenware) und steigende Stromkosten werden die Systeme in Zukunft für Investoren interessant machen» Intelligente Systemlösungen PV Anlage auf Endkunden angepasst (20 bis 30% EV) Integration eines Smart Home Systems (40 bis 50 % EV) Integration eines elektrischen Speichers (60 bis 80 % EV) Integration Power to Heat System => Brennstoffkosteneinsparung