Lohnt sich Solarstrom für Hausbesitzer heute noch?

Transkript

1 Lohnt sich Solarstrom für Hausbesitzer heute noch? Prof. Konrad Mertens Labor für Optoelektronik und Sensorik, Photovoltaik-Prüflabor Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Fachhochschule Münster Folie 1

2 Gliederung: 1. Einführung zur Photovoltaik 2. Markt- und Preisentwicklung 3. Wirtschaftlichkeit von konkreten Anlagenbeispielen 4. Wozu Speicherung von Solarstrom? 5. Kleinstanlagen 6. Fazit Folie 2

3 Zur Person Seit 1992 im Solarenergie-Förderverein Aachen: Vorführung: Schweißen mit Solarenergie Folie 3

4 Zur Person Seit 1992 im Solarenergie-Förderverein Aachen: Mitarbeit am Solarbrief Folie 4

5 Zur Person Seit 1992 im Solarenergie-Förderverein Aachen: Einsatz für kostendeckende Vergütung Folie 5

6 Zur Person 1996: Bau einer eigenen Photovoltaikanlage (2 kw) Folie 6

7 Zur Person Studium und Promotion (Elektrotechnik) an der RWTH Aachen Industrietätigkeit im Bereich Erneuerbare Energien und Intelligente Netze Seit 2000 Professor an der Fachhochschule Münster: Lehre: Photovoltaik Sensorik Lichtwellenleitertechnik Forschung: Photovoltaik-Prüflabor Qualitätsüberprüfung von Photovoltaikanlagen Folie 7

8 Photovoltaik-Prüflabor Solarmodul-Leistungsmessung unter Standardtestbedingungen Xenon lamp Electronic load Reference cell Reihenuntersuchungen für Hersteller und Importierer Erstellung von Gutachten in Gerichtsverfahren (Garantie etc.) Folie 8

9 Photovoltaik-Prüflabor Vor-Ort-Untersuchung von Anlagen Leistungsmessung: Measured curve Expected curve Thermographie: Folie 9

10 Photovoltaik-Prüflabor Elektrolumineszenz-Untersuchung zur Detektion von Modulfehlern Bestromung eines Strings: Erkennung von Modulfehlern: Foto: M. Diehl Foto: M. Diehl Folie 10

11 Photovoltaik-Prüflabor Simulation von PV-Anlagen Design: Folie 11

12 1. Einführung zur Photovoltaik Folie 12

13 Prinzipieller Aufbau einer Photovoltaikanlage: Solarzelle Solarmodul Folie 13

14 Wirkungsgrad von Solarmodulen: Optische Leistung Zelle Elektrische Leistung Modul Elektrische Leistung Optische Leistung P Elektrisch P Optisch z.b. Wirkungsgrad Modul = 17 % Was heißt das? Bei voller Sonneneinstrahlung (1000 W/m 2 ) bringt ein Solarmodul (Fläche 1,5 m 2, Wirkungsgrad 17 %) eine maximale Leistung (Peakleistung) von: Modul: P Modul Watt ,5 m 17 % 2 m 250 Watt P Peak Ganze Anlage: z.b. 40 Module: P Anlage Watt P 10 kw P Merke: z.b. 60 Quadratmeter reichen für eine 10 kw Anlage! Folie 14

15 Beispiel des Energieertrags realer Anlagen: a) Anlage Aachen Baujahr: 1996 Leistung: 2 kw Ausrichtung: Süd Dachneigung: 45 alte Technik Spezifischer jährlicher Ertrag in kwh/kwp Jahr Durchschnittlicher Ertrag: 835 kwh/kwp b) Anlage Steinfurt Baujahr: 2008 Leistung: 25 kw Ausrichtung: Süd Neigung: 25 moderne Technik Ertrag in kwh/kwp Jahr Durchschnittlicher Ertrag: 1000 kwh/kwp 900 kwh/kwp sind im Münsterland ohne Weiteres machbar! Folie 15

16 Ertragsabhängigkeit von der Dachausrichtung z.b. Westdach mit 30 Grad Neigung: 17 % Minderung (entspricht Ertrag von rund 755 kwh/kwp Folie 16

17 2. Markt- und Preisentwicklung Folie 17

18 Weltweites Wachstum der Photovoltaik Bislang weltweit installierte Leistung in GWp: Wachstumsraten von 25 bis 30 % 2015: rund 60 GWp zusätzlich installiert Allein China will bis 2020 ca.130 GWp installieren Folie 18

19 Ausbau der Photovoltaik in Deutschland Installierte Leistung in GWp: jährlicher Zubau zwischenzeitlich bei ca. 7 GWp/Jahr aktuell nur geringer Zubau (ca. 1 GWp/Jahr) inzwíschen sind rund 40 GWp installiert Folie 19

20 Stromerzeugung durch erneuerbare Energien in Deutschland Stromerzeugung in Mrd. kwh Aktueller Status (2016): Anteil der erneuerbaren Energien am Strombedarf: 33 % Anteil der Photovoltaik am Strombedarf: 6-7 % Folie 20

21 Preisentwicklung: Modulpreise seit 1980: Reduzierung von 27 Euro/Wp auf unter 60 cent/wp! Marktanreizprogramme sind erfolgreich! Folie 21

22 Preisentwicklung: Modulpreise als Lernkurvendarstellung: Aktuell kaum Preisreduktion aufgrund von Einfuhrzöllen (56 ct/wp Minimalimportpreis) Folie 22

23 Preisentwicklung: Entwicklung der Einspeisevergütung seit 2004: Photovoltaikstrom ist inzwischen günstiger als Biomasse und Offshore-Windkraft! Folie 23

24 Preisentwicklung: Einspeisevergütung und Strompreis Eigenverbrauch lohnt sich! Folie 24

25 3. Wirtschaftlichkeit von konkreten Anlagenbeispielen Folie 25

26 Aktuelle Vergütungssätze: Vergütung hängt von Inbetriebnahmemonat ab Aktuelle Preisdegression: bisher 0,25 % pro Monat, seit Oktober 2015: 0 % Beispiel: Dachanlagen: Inbetriebnahme bis 10 kwp 10 bis 40 kwp ,37 ct/kwh 12,03 ct/kwh ,34 ct/kwh 12,00 ct/kwh ,31 ct/kwh 11,97 ct/kwh ,31 ct/kwh 11,97 ct/kwh ,31 ct/kwh 11,97 ct/kwh ct/kwh 11,97 ct/kwh ct/kwh 11,97 ct/kwh ct/kwh 11,97 ct/kwh Beispiel: Vergütung von 12 ct/kwh Quelle: Folie 26

27 Beispiel A: 5 kwp-anlage ohne Eigenverbrauch Solarmodule Folie 27

28 Beispiel A: 5 kwp-anlage ohne Eigenverbrauch (Nettopreise) Investitionskosten: Stromertrag pro kwp: z.b Euro (entspricht Euro/kWp) 900 kwh/jahr Einnahmen: 12 ct/kwh x 900 kwh/jahr x 5 = 540 Euro/Jahr Laufende jährliche Kosten: 1,5 % der Investitionskosten: 112,50 Euro/Jahr Ausgaben: 112,50 Euro/Jahr Überschuss: ( ,50) Euro/Jahr = 427,50 Euro/Jahr Amortisationszeit: Euro / 427,50 Euro/Jahr = 17,5 Jahre Rendite: = 1,3 % nicht herausragend! Was kann man tun, um die Rendite zu verbessern? Folie 28

29 Beispiel B: 5 kwp-anlage mit Eigenverbrauch Solarmodule Folie 29

30 Beispiel B: 5 kwp-anlage mit Eigenverbrauch z.b. 1/3 des erzeugten Stroms wird selbst verbraucht: Tarifstrom kostet z.b. mittlere Vergütung : 28 ct/kwh 2/3 12 ct/kwh + 1/3 28 ct/kwh = 17,33 ct/kwh Neue Rechnung: Einnahmen: 779,85 Euro/Jahr Überschuss: (779,85 112,50) Euro/Jahr = 667,35 Euro/Jahr Amortisationszeit: Euro / 667,35 Euro/Jahr = 11,2 Jahre Rendite: = 6,3 % Rendite ist deutlich verbessert! Folie 30

31 Aber: es gibt Sigmar Gabriels Sonnensteuer! Pflichtabgabe auf selbst genutzten Solarstrom (ab 10 kwp): 2,5 ct/kwh Tarifstrom kostet z.b. mittlere Vergütung : 28 ct/kwh 2/3 12 ct/kwh + 1/3 (28 2,5) ct/kwh = 16,5 ct/kwh Neue Rechnung: Einnahmen: 742,50 Euro/Jahr Überschuss: (742,50 112,50) Euro/Jahr = 630 Euro/Jahr Amortisationszeit: Euro / 630 Euro/Jahr = 11,9 Jahre Rendite: = 5,5 % Rendite etwas verschlechtert Einflussgrößen auf die Rendite: Preis der Anlage (z.b statt Euro/kWp) Konkreter eigener Stromtarif Eigenverbrauchsanteil Folie 31

32 Konkrete Empfehlungen bei Planung und Kauf einer PV-Anlage: Dacheignung prüfen Installierbare PV-Leistung abschätzen Verschiedene Varianten durchrechnen lassen Mehrere Angebote einholen! Geeignete Solaranlage installieren Ebenfalls zu überlegen: Gibt es Energieeinsparpotential? (z.b. Beleuchtung) Macht ggf. Wärmeerzeugung mit Strom Sinn?(Brauchwasser oder Heizung) Folie 32

33 Eigenverbrauchserhöhung durch Wärmeproduktion: Mit Heizstab Folie 33

34 Quelle: Eigenverbrauchserhöhung durch Wärmeproduktion: Mit Wärmepumpe Folie 34

35 4. Wozu Speicherung von Solarstrom? Folie 35

36 Prinzip Ein Teil des Stroms wird zwischengespeichert, um den Eigenverbrauchsanteil zu erhöhen PV-Generator Wechselrichter öffentliches Netz = Hausverbraucher Akkumulator (Blei oder Lithium-Ionen) Folie 36

37 Intelligentes System zur Erhöhung des Eigenverbrauchs (EFH): a) Ohne Speicher und Lastmanagement: direkt verbrauchte PV-Energie eingespeiste PV-Energie aus Netz bezogene Energie ca. 30 % Eigenanteil b) Mit Speicher und Lastmanagement: gespeicherte PV-Energie ca. 60 % Eigenanteil aus Speicher bezogene Energie Quelle: SMA Folie 37

38 Intelligentes System zur Erhöhung des Eigenverbrauchs: Bildquelle: SMA Wechselrichter mit Speicher Energiemanagement-System Elektroauto Internet Funkverbindung Wechselstrom Gleichstrom LAN Warmwasser- Speicher Brauchwasser- Wärmepumpe Mikro-BHKW Folie 38

39 Aktuelle Situation: Kosten von Speichern sinken (insb. Lithium-Ionen-Speicher) Kosten zur Speicherung einer Kilowattstunde liegen aber immer noch über 15 bis 20 Cent Speicher rechnen sich bislang nur in Ausnahmefällen Speicherung in Wärme (z.b. in Kombination mit Wärmepumpen) ist eher wirtschaftlich Folie 39

40 5. Kleinstanlagen Folie 40

41 Guerilla-Photovoltaik: Kleinstanlage aus ein oder zwei Modulen Im Garten An der Garage An der Hauswand Als Fensterladen Folie 41

42 DGS SolarRebell: Komplettpaket: Solarmodul (250 Wp) Miniwechselrichter Unterkonstruktion Zubehör Preis: 500 Euro (brutto) Aber: Die Dächer müssen genutzt werden Folie 42

43 Es ist noch genug Platz Folie 43

44 Wie man es nicht machen sollte: Foto: Frank Neuhaus Folie 44

45 Wie man es nicht machen sollte: Foto: Jörg Philipp Folie 45

46 Wie man es nicht machen sollte: Foto: Jörg Philipp Folie 47

47 6. Fazit Folie 48

48 Fazit Solarstrom ist inzwischen günstiger als Biomasse- und Offshore-Windkraft Die Einspeisevergütung reicht bei aktuellen Anlagenpreisen nicht für einen auskömmlichen Betrieb Durch Eigenverbrauch ist die Rendite dennoch akzeptabel bis sehr gut Die Kombination aus Speichern und intelligentem Lastmanagement wird immer attraktiver Gewerbebetriebe können besonders vom Eigenverbrauch profitieren Photovoltaik verstehen? Folie 49

49 Homepage zum Buch: Folie 50

50 Homepage zum Buch: Folie 51

51 Vortragsfolien: Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Folie 52

52 Speicher-Förderprogramm (KFW): bis zu 25 % Zuschuss für Speichersystem Folie 83