Potenziale und Herausforderungen der Solarenergie in Bayern

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1 Diese Präsentation ist zur Veröffentlichung freigegeben. Potenziale und Herausforderungen der Solarenergie in Bayern von Ludwig Schletter Energiedialog der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien am 9. Januar 2015 im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie

2 Potenzial der Photovoltaik zur Stromgewinnung Im Bereich der Erneuerbaren Energien haben nur Wind- und Sonnenenergie ausreichend Potenzial, um die fossil-nukleare Stromproduktion zu ersetzen!

3 Vor- und Nachteile der Photovoltaik Volatile Stromproduktion mit Tages- und Jahreszyklen Stromnetze werden nicht zwingend entlastet Strukturwechsel der Netze ist notwendig Sonnenenergie ist unerschöpflich und kostenlos Geringe Unterhaltskosten (< 0,1 Cent/kW) Wartungsarm und zuverlässige Technik Durch Nutzung versiegelter Flächen können PV-Anlagen dezent in die Landschaft integriert werden Hohe Flächeneffizienz in Verhältnis zu Biogas Keine Lärm- und Geruchsbelästigung, CO ² -emissionsfrei, keine Schadstoffe Dezentraler Aufbau möglich Kurze Energierücklaufzeiten Nach Ende der Laufzeit, einfaches Recycling

4 Potenzial der Photovoltaik zur Stromgewinnung Der Sonnenstrompreis ist wettbewerbsfähig: bei ehrlichem Vergleich!

5 Quelle: EEG-Fördersätze für PV-Anlagen, Bundesnetzagentur online, Stand Einspeisevergütung für Solaranlagen in 2014/2015 Inbetriebnahme Dachanlagen bis 10kWp (Ct/kWh) Über 10 bis 40 kwp (CT/kWh) über 40 bis 500 kwp (Ct/kWh) Anlagen auf Nichtwohngebäuden im Außenbereich und Anlagen auf Freiflächen bis 500 kwp Ab 1. Okt ,65 12,31 11,01 8,76 Ab 1. Nov ,62 12,28 10,98 8,74 Ab 1 Dez ,59 12,25 10,95 8,72 Ab 1 Jan ,56 12,22 10,92 8,70 Ab 1 Feb ,53 12,18 10,90 8,68 Ab 1 Mär ,50 12,15 10,87 8,65 Ab dem 21. Jahr beträgt der Strompreis < 1 Cent, da Sonnenergie unerschöpflich und kostenlos ist und nur die Wartungskosten zu tragen sind! Somit ist Sonnenstrom (ohne Abschreibung) konkurrenzlos!

6 Quelle: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, EEG-Vergütung von PV-Strom nach dem Datum der Inbetriebnahme für neue Anlagen Belastung durch den hohen Strompreis kommt aus der Vergangenheit

7 Quelle: Verbund AG, Energy Fundamentals, Reuters, EEX Terminmarktnotierungen Das Prinzip des Merit Order Hier handelt es sich um Grenzkosten! Keine Gesamtkosten!

8 Quelle: Verbund AG, Energy Fundamentals, Reuters, EEX Terminmarktnotierungen Das Prinzip des Merit Order Hier handelt es sich um Grenzkosten! Keine Gesamtkosten!

9 Die Gründe für die Steigerung der EEG - Umlage Quelle: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE,

10 Bestandteile der EEG-Umlage 2014 ohne Fremdkosten Quelle: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE,

11 Die Kennzahlen im Vergleich Werte für 2014 Summe/Jahr in EUR Summe/ Monat in EUR Nettostromverbrauch insgesamt in Bayern p.a.: GWh 12,5 Mio. Bürger ~ kwh Bereinigte EEG- Umlage: 2,54ct/kWh 175,26 14,61 Durchschnittlicher Stromverbrauch: 1000 kwh pro Bürger EEG-Umlage: 6,26ct/kWh 62,60 5,22 Stromverbrauch kwh pro Bürger Bereinigte EEG-Umlage: 2,54ct/kWh 25,40 2,12 GEZ-Rundfunkgebühr pro Haushalt (auch bei 1 Person) 215,76 17,98

12 Börsenstrompreis

13 Quelle: Studie Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien, Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme ISE, November 2013 Stromgestehungskosten für erneuerbare Energien und konventionelle Kraftwerke an Standorten in Deutschland im Jahr 2013 Der Wert unter der Technologie bezieht sich bei PV auf die solare Einstrahlung (GHI) in kwh/(m²a), bei den anderen Technologien gibt sie die Volllaststundenanzahl der Anlage pro Jahr an. Spezifische Investitionen sind mit einem minimalen und einem maximalen Wert je Technologie berücksichtigt.

14 100% Deckung des Energiebedarfs aus Erneuerbaren ist möglich und sinnvoll! Quelle: 100 % ERNEUERBARE ENERGIEN FÜR STROM UND WÄRME IN DEUTSCHLAND ; Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ; 12. November 2012

15 Potenzial der Photovoltaik zur Stromgewinnung Sonnenstrom kann einen großen Beitrag leisten, um in Bayern ~43 TWh aus nuklearer Produktion bis 2022 zu ersetzen!

16 Fortschrittsbericht 2013/2014, Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, Dez Prognostizierte Entwicklung der gesicherten Leistung zur Stromerzeugung } werden. Durch Energiespeicher und Power to Gas kann die fehlende Leistung kompensiert

17 Versorgungssicherheit ist gegeben! Produktion der vier bayerischen Kernkraftwerke in 2013: ca GWh Vollständiger Ersatz durch PV mit Power to Gas schon jetzt möglich! Das bedeutet: PV-Neuinstallationen von ca. 45 GW zwischen 2015 und 2022 notwendig => 5,625 GW Zubau p.a.

18 Versorgungssicherheit ist gegeben! Flächenbedarf 1. Stillgelegte Flächen in Bayern: Bestand in Bayern 2013: Hektar -> ca. 23,3 GW 2. Ertrag: Pro Hektar und Jahr erzeugt eine Photovoltaik Freilandanlage etwa bis Kilowattstunden Strom. Vergleich: Eine durchschnittliche Biogasanlage benötigt bei einer installierten elektrischen Leistung von 415 kw eine Fläche von ca. 190 ha zur Produktion der eingesetzten Substrate (unter Verwendung von Maissilage).

19 Quelle: Aktualisierte Version nach Das Elektrofahrzeug als Regelenergiekraftwerk des Solarzeitalters, Tomi Engel, Nov Versorgungssicherheit ist gegeben! Flächenbedarf Die grobe Abschätzung der Mobilität pro Fläche (ein Hektar) zeigt, dass Strom eine ertragsreiche Feldfrucht ist.

20 Fortschrittsbericht 2013/2014, Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, Dez Versorgungssicherheit ist gegeben! Kompensation durch Erdgas Installierte Leistung und erzeugte Strommenge je Energieträger 2013 Installierte Leistung Bruttostromerzeugung 10,6 Photovoltaik 9,0 5,5 Kernenergie 42,9 4,3 Erdgas 9,0 2,9 Wasserkraft 13,1 1,2 Bioenergie 7,8 1,1 Mineralöl 1,4 1,1 Windkraft 1,3 0,9 Steinkohle 4,8 0,0 Geothermie 0, GW TWh

21 Fortschrittsbericht 2013/2014, Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, Dez Versorgungssicherheit ist gegeben! Kompensation durch Erdgas Installierte Leistung und erzeugte Strommenge je Energieträger 2013 Installierte Leistung Bruttostromerzeugung 10,6 Photovoltaik 9,0 0,0 Kernenergie 0,0 4,3 Erdgas 9,0 bis zu 35,0 möglich 2,9 Wasserkraft 13,1 1,2 Bioenergie 7,8 1,1 Mineralöl 1,4 1,1 Windkraft 1,3 0,9 Steinkohle 4,8 0,0 Geothermie 0, GW TWh

22 Versorgungssicherheit ist gegeben! Ausfallsicherheit im Vergleich zum Ausland

23 Quelle: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Versorgungssicherheit ist gegeben! Volatilität: Die Produktion von Solarstrom ist planbar Es gibt verlässliche nationale und regionale Wettervoraussagen. Bedingt durch die dezentrale Produktion führen Änderungen in der Bevölkerung zu keinen gravierenden Schwankungen in der Solarstromerzeugung.

24 Bedeutung von prognosebasierten Betriebsstrategien für die Netzintegration von PV-Speichersystemen, HTW Berlin, März 2014 Versorgungssicherheit ist gegeben! Die Abregelung von Solarstrom schützt das Stromnetz vor Überlastung! In der EEG-Novelle für 2012 ist vorgeschrieben, dass alle Anlagen, die ab 2012 gebaut werden, mit einer Abschalteinrichtung ausgerüstet sind. Damit sind Netzversorger in der Lage, Anlagen abzuregeln oder abzuschalten, sollte die Netzstabilität gefährdet sein (Netzmanagement/ Einspeisemanagement). Durch Einbeziehung von Prognosen in den Betrieb von PV-Speichersystemen lassen sich die Abregelungsverluste minimieren. Für den weiteren PV-Ausbau ist daher auch die Kombination von PV-Systemen mit Batteriespeichern von Bedeutung.

25 Quelle: Energy Charts, Bruno Burger, Fraunhofer ISE Jährliche PV Leistung und der Verbrauch in Deutschland 52 GW PV: Der zeitgleiche Verbrauch übersteigt immer die PV Leistung 100 GW PV: Die PV Leistung ist selten größer als der Verbrauch

26 Quelle: Energy Charts, Bruno Burger, Fraunhofer ISE Jahresganglinie des Verbrauchs 2012 und berechnete PV Erzeugung mit verschieden skalierten PV Leistungen in Deutschland 52 GW PV produzieren 9,5 % Energie in Deutschland 104 GW PV produzieren 19 % Energie mit 1 % Überschuss in 150 Stunden 164 GW PV produzieren 27 % Energie mit 10 % Überschuss in 856 Stunden

27 Quelle: Energy Charts, Bruno Burger, Fraunhofer ISE PV-Produktion in Deutschland mit Direktverbrauchs-Begrenzung Anteil des Verbrauchs 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% PV Anteil Direkt nutzbarer PV Anteil relativer PV Überschuss PV in GW Abregelung beginnt spätestens nahe 100 GW für alle installierten PV Anlagen 20 % der benötigten Energie ist ohne Speicherung möglich

28 Quelle: Workshop Photovoltaik Modultechnik, , Köln, Energieagentur NRW, TÜV Rheinland Prof. Dr. L. Jarass, Ursache für den Netzausbau - Soll Eine harmonisierende Gegenkurve der Kohlekraftwerke müsste in etwa so aussehen.

29 Quelle: Workshop Photovoltaik Modultechnik, , Köln, Energieagentur NRW, TÜV Rheinland Prof. Dr. L. Jarass, Ursache für den Netzausbau - IST In Wirklichkeit sieht die Kurve so aus!

30 Versorgungssicherheit: Lösungsvorschlag Herr Prof. Sinn Nur Speicher Erneuerbare Energien Solar Wind Biomasse Weitere 100% Hohe Kosten Hohe Verluste Verbraucher Siehe auch Berechnungsmodelle Herr Prof. Hans-Werner Sinn

31 Versorgungssicherheit: Lösungsvorschlag Netzausbau Erneuerbare Energien Solar Wind Biomasse Weitere Verbraucher Hohe Kosten Hohe Verluste Langfristig volkswirtschaftliche Fehlentwicklung bei Ausbauziel 100% EE Die hohen Investitionen in einen Netzausbau sind bei dem Ziel 100% EE zu nutzen, volkswirtschaftlich nicht sinnvoll, da generell Speicher und Power to Gas notwendig sein werden und damit neue Netze überflüssig werden.

32 Versorgungssicherheit: Lösungsvorschlag sinnvolle Zwischenschritte Erneuerbare Energien Solar Wind Biomasse Weitere Erste Speicher Spitzenlast Gas - Kraftwerk BHKW Verbraucher Gaskraftwerke (zentral) und BHKW (dezentral) können jetzt die fluktuierende Erzeugung aus den EE ausgleichen. Die Investition kann auch langfristig genutzt werden.

33 Versorgungssicherheit: Lösungsvorschlag Ausbauziel 100 % Erneuerbare Energien Solar Wind Biomasse Weitere NSP MSP NSP MSP Speicher Kurzzeit Batteriespeicher Ort: Kunde oder Netzb. NSP MSP Speicher Langzeit Methanisierung Ort: Netzbetreiber HSP DC Noch notwendig Netzkapazitäten - Nationaler Ausgleich - Internationaler - Ausgleich Verbraucher mit Nutzung Demand Side Management Haushalt Potential: begrenzt Handwerk Potential: begrenzt Industrie Potential: gut Mobilität Potential: optimal

34 Quelle: dpa Energiewende funktioniert schon heute! Auf dem deutschen Strommarkt haben erneuerbare Energien 2014 sowohl bei der Erzeugung als auch beim Verbrauch den Spitzenplatz vor der Braunkohle übernommen. Steinkohle und Erdgas wurden hingegen immer stärker zurückgedrängt, gleichzeitig sanken nach mehreren Jahren mit Steigerungen aber auch die Treibhausgasemissionen.

35 Klimaschutz durch Energiewende Wir dürfen das Ziel nicht aus den Augen verlieren! Es gibt keine Alternative zur Energiewende! Das Weltklima hat sich dramatisch verändert. Klimakatastrophen wie Wirbelstürme, Überschwemmungen und Dürreperioden treten immer häufiger auf. Alleine die Bekämpfungskosten gegen die Hochwasserschäden lassen die finanziellen Aufwendungen für eine erfolgreiche Energiewende in den Hintergrund treten. Wir sind bereits am Scheideweg zur Klimakatastrophe!

36 Klimaschutz durch Energiewende Wir dürfen das Ziel nicht aus den Augen verlieren!

37 100 % Strom aus Erneuerbaren sind möglich und sinnvoll! Resümee: Strom aus EE ist: definitiv wettbewerbsfähig! Versorgungssicherheit ist gegeben! ist umsetzbar! Power to Gas dient als Ausgleich zu Produktionsschwankungen! Kritische Versorgungssituationen sind NICHT durch Erneuerbare Energien bedingt, sondern durch den wachsenden Export von Kohlestrom! Netzausbau nur für Erneuerbare Energien, nicht aber, wie derzeit geplant, für Kohlestromübertragung zeitgleich zu Starkwindeinspeisung! Kein Netzausbau für seltene Windspitzen notwendig! Geplanter Stromnetzausbau behindert Energiewende!

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!