Übersicht. über die Vorlesung Solarenergie. Vorläufige Terminplanung Vorlesung Solarenergie WS 2005/2006 Stand:

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1 Übersicht über die Vorlesug Solareergie Vorläufige Termiplaug Vorlesug Solareergie WS 2005/2006 Stad: Termi Thema Dozet Di Wirtschaftliche Lemmer/Heerig Aspekte/Eergiequelle Soe Fr verschobe wg. Krakheit Di Allerheilige - Di Symposium Automobile - Displaytechik Fr Halbleiterphysikalische Grudlage Lemmer Di Kristallie p-solarzelle Heerig Fr Elektrische Eigeschafte Heerig Di Optimierug kristallier Solarzelle Lemmer Fr Techologie kristallier Solarzelle Lemmer Di Aorgaische Lemmer Düschichtsolarzelle Di Orgaische Düschichtsolarzelle Lemmer Fr Third geeratio Photovoltaics Lemmer Di Photovoltaische Systeme I Heerig Fr Photovoltaische Systeme II Heerig Di Solarkollektore Heerig Weihachtsferie Di Passive Soeeergieutzug Heerig Di Solarthermische Kraftwerke I Lemmer Fr Eergiespeiche/Solarchemie Heerig Di Kosterechuge zu Solaralage Heerig Di Eergieszearie Lemmer Afag Februar Exkursio Heerig/Lemmer

2 Wirtschaftlichkeit regeerativer Eergiesysteme Betriebswirtschaftliche Sicht volkswirtschaftlicher Nutze i der Regel uberücksichtigt: Das System der Eergieumwadlug ist das wirtschaftlichste, das die gewüschte Eergieform am preisgüstigste zur Verfügug stellt. Maß: Preis für eie Eergieeiheit Eiheit: /kwh therm bzw. /kwh el bei Bereitstellug thermischer bzw. elektrischer Eergie Berechug: Additio vo Ivestitios- ud Betriebskoste währed der Alageutzugsdauer / Zahl der erzeugte kwh währed der gesamte Alageutzug Preisidex: zur Vergleichbarkeit vo Preise aus verschiedee Jahre Relative Lebeshaltugskoste i Deutschlad, Bezugsjahr 1995

3 Kosterechuge ohe Kapitalverzisug Berechug zuächst uter der icht reale Eischräkug, dass der Ivestor keie Verzisug seies eigesetzte Kapitals erhält: k = A + A k ges 0 i i= 1 a = k ges Gesamtkoste aus Ivestitioskoste A 0 ud Betriebskoste A i, die i de Jahre i=1... afalle; Betriebskoste durch Wartug, Reparatur, Versicherug, u.u. erforderliche Brestoffe (bei fossile Systeme), Etsorgug etc. Durchschittliche Gesamtjahreskoste bei eier Alageutzugsdauer vo Jahre k E = k E a a Eergiegestehugskoste, we pro Jahr durchschittlich eie Eergiemege E a erzeugt wird

4 Koste eier Photovoltaikalage Edabehmerpreise - Stad 2001, spezifische Ivestitioskoste siked mit der Alagegröße für etzgekoppelte Photovoltaikalage vo 1 kw p Photovoltaikmodul: 3,1 / W p Wechselrichter, Zubehör, Aufstäderug, Plaug, Motage: 3,4 / W p Kosteaufteilug Ivestitioskoste für 1 W p istallierte Photovoltaik-Neleistug: ca. 6,5 / W p Stad 2005: 4,5 5,5 / W p je ach Größe der PV-Alage

5 Koste vo 1kWh bereitgestellter Eergie eier etzgek.. Photovoltaikalage Beispiel: 1 kw p etzgekoppelte Photovoltaikalage A 0 = 6500 A 10 = Ersatz des Wechselrichters = 25 E a 800kWh Deutschlad = 2100kWh Sahara 0 10 ka 320 k E A + A = = k 0, 40 / kwhel Deutschlad 0,16 / kwh Sahara a = = Ea el Koste sike icht ur mit der Alagegröße soder vor allem mit dem Umsatz (Stückzahle a Solarmodule, d.h. istallierter Leistug) Weltweite istallierte Leistug pro Jahr ud Preise für etzgekoppelte Photovoltaikalage i Deutschlad

6 Dimesioierug eier Alage zur solare Brauchwassererwärmug rmug

7 Koste eier solarthermische Alage zur Brauchwassererwärmug rmug Ivestitioskoste: ca. 1/3 jeweils auf Kollektor, Speicher ud Zubehör (Pumpe, Rohre, Regler) ud Motage Flachkollektor: / m 2 Vakuumröhrekollektor: 700 / m l Wärmespeicher: Beispiel: 4-Persoehaushalt mit 4000 kwh therm Wärmebedarf / a (mittlerer Bedarf) Solarer Deckugsgrad: 0,5 Ateil der Solaralage a der erforderliche Heizeergie Wirkugsgrad eies kovetioelle Systems: 0,85 E a = 2353 kwh therm jährlich substituierte Mege kovetioeller Eergie Flachkollektore: 1500 für 5 8 m 2 Speicher ud Zubehör: 1800 Motage: 1700 Jährliche Wartug ud el. Eergie / a für die Pumpe: Nutzugsdauer: 20 a k = = 5800 k = k / 20 = 290 ges a ges k = k /E = 0,123 /kwh E a a therm

8 Wärmegestehugskoste bei solarthermischer Brauchwassererwärmug rmug Wämegestehugskoste i / kwh th ohe Kapitalverzisug + 40 / a Betriebsk. Aufgrud der hohe spezifische Ivestitioskoste ist eie Wirtschaftlichkeit erst bei größerem Wärmebedarf ud lägerer Nutzugsdauer gegebe! Wirtschaftlich bei solarthermische Alage zur Nahwärmeversorgug Wirtschaftlich ist auch die solare Schwimmbaderwärmug wege der relativ iedrige Ivestitioskoste.

9 Kapitalverzisug - Sparkasseformel Grudsatz: Ivestor i eie Solaralage erwartet eie gleiche Verzisug, wie we er sei Kapital zu übliche Koditioe am Markt agelegt hätte. k = A q 0 q= 1+ p Kapital k ach eier Alagedauer vo Jahre bei eiem Afagskapital A 0 ud (jährlichem) Zissatz p Muss der Ivestor zusätzlich i de verschiedee Jahre i jeweils Zahluge A i für Wartug, Reparature, Betrieb etc. leiste, muss auch der Kapitaleisatz A i i de folgede Jahre, d.h. über i Jahre, verzist werde: 0 i i= 1 k = A q + A q i Sid die jährliche Zahluge (zusätzlich zur Afagsivestitio A 0 ) gleich groß, so erhält ma durch Auswertug der geometrische Reihe die Sparkasseformel: q 1 k = A0 q + A q 1

10 Abzisuge vo Zahluge, Kapitalwert Abzisug: Zahlug A i im Jahre i > 0 wird möglich durch Geldalage A i,0 = A i / q i am Afag (i = 0) ud Verzisug über i Jahre. Um die Zahluge A i leiste zu köe, wäre also als Afagskapital k 0 erforderlich: k A i 0 = A0 + i i= 1q q 1 = A0 + A falls A i = A i (q 1) q Am Ede der Nutzugsdauer wird die Solaralage i der Regel wertlos sei. Bis dahi muss der Ivestor sei eigesetztes Kapital iklusive Zise zurückerhalte, ud zwar i der Regel durch jährliche Rückzahluge Z i, die wie die Zahluge A i jeweils am Jahresede erfolge. Zist ma Z i A i auf de Ivestitiosbegi zurück, so beträgt der sog. Kapitalwert K i der Gegewart, der eizusetze ist: Z A Z K = A + = k + i i i 0 i 0 i i= 1 q i= 1q

11 K = k + Z / a falls Z = Z i 0 i Auitätsfaktor tsfaktor q 1 a Auitätsfaktor abhägig vom a = 1 q Zissatz p ud der Nutzugsdauer Auitätsfaktore Möchte der Ivestor keie Verluste erleide, muss K 0 sei. Damit muss midestes eie Rückzahlugsrate/Jahr Z geleistet werde: k E Z = = E a k 0 E a a Z= k a Es müsse daher midestes die wahre Eergiegestehugskoste k E berechet werde! k E beihaltet keie Risike ud Preissteigeruge! 0

12 Koste eier Photovoltaikalage mit Kapitalverzisug Beispiel (Siehe Folie 2): etzgekoppelte 1 kw p Photovoltaikalage A 0 =6500 A 10 = 1500 p = 0,06 = kWh Deutschlad Ea = 2100kWh Sahara 10 k = ,06 = , 06 1 a = = 0, ,06 Z = , 0782 = 574 k E 574 / 800kWhel = 0,72 / kwhel Deutschlad = 574 / 2100kWhel = 0,27 / kwhel Sahara Um i Deutschlad kokurrezfähig zu werde, müsste der Kapitaleisatz ca. um de Faktor 3-4 verrigert werde! Kapital zum Zeitpukt 0 Auitätsfaktor otwedige Rückzahlug/a Eergiegestehugskoste

13 Koste eier solare Brauchwasseralage mit Kapitalverzisug Beispiele: Wärmegestehugskoste i / kwh th für solarthermische Alage zur Brauchwassererwärmug bei eier Nutzugsdauer vo 15 bzw. 20 Jahre ud eiem Zissatz vo 6% etspreched eiem Auitätsfaktor vo 0,1030 bzw. 0,0872 ud jährliche Betriebskoste vo 40 etspreched eiem zurückgeziste Kapitaleisatz vo 388 bzw. 459 Die solare Brauchwassererwärmug ist demach heute scho ahezu kokurrezfähig zur Erwärmug mit elektrischer Eergie aus EVU-Netze, icht mit der Erwärmug mittels eies ölgeheizte NT-Kessels (10 kwh therm durch 1l ÖL)!

14 Koste kovetioeller Eergiesysteme Stromgestehugskoste vo Großkraftwerke: Kohlekraft: 0,05 0,08 / kwh el Gas- ud Dampfturbie: 0,03 0,04 / kwh el Raumheizug mit Öl ud Gas: 0,06 0,07 / kwh therm Brauchwassererwärmug mit Öl ud Gas: ca. 0,1 / kwh therm abhägig vo der Auslastug der Alage ud damit vom Wirkugsgrad der Alage Öl- ud Gaspreise uterliege starke Schwakuge ud tedeziell hohe Steigerugsrate Dies erhöht die Chace für de Eisatz regeerativer Eergie! Etwicklug der iflatios- ud wechselkursbereiigte Rohöltagespreise

15 Eergiesparhäuser EEV: Die seit dem gültige ovellierte Eergieeisparverordug (EEV) ist verbidlich für de Neubau vo Wohgebäude ud begrezt dere Primäreergiebedarf bei Wohgebäude mit elektrischer Warmwasserbereitug auf Werte zwische 88 ud 152 kwh/(m² a) bezoge auf die Nutzfläche. Der Gebäudebestad liegt deutlich über 200 kwh/(m² a). Niedrigeergiehaus (NEH): Besoders gut gedämmtes Gebäude mit iedrigem Heizeergiebedarf, i Deutschlad gesetzlich icht äher bestimmt. EEV-Häuser werde oftmals scho als Niedrigeergie oder Eergieeisparhäuser bezeichet. 3-Liter-Haus: Umgagssprachlich Häuser mit eiem Heizwärmebedarf vo rud 3 Liter Heizöl (ca. 30 kwh) pro m² Wohfläche ud Jahr. Dies etspricht eiem Primäreergiebedarf, der auch de Wirkugsgrad der Heizugsalage ud die Warmwasserbereitug beihaltet, vo etwa 60 kwh/m² a. Passivhaus: Häuser mit eiem Heizwärmebedarf vo weiger als 1,5 Liter Heizöl (ca. 15 kwh) pro m² Wohfläche ud Jahr. Dies etspricht eiem Primäreergiebedarf vo uter 40 kwh/m² a. KfW-60-Haus: Wohhaus mit eiem Primäreergiebedarf uter 60 kwh/m² a. Dies wird i der Regel durch ei 3-Liter-Haus erreicht. Der Bau wird durch besodere KfW-Kredite gefördert. KfW-40-Haus: Wohhaus mit eiem Primäreergiebedarf uter 40 kwh/m² a. Dies wird i der Regel durch ei sehr gut ausgeführtes 3-Liter-Haus mit Pellets-Heizug oder ei Passivhaus erreicht. Der Bau wird durch besodere KfW-Kredite gefördert.

16 Weg zum 3-Liter3 Liter-Haus - Gebäuded udedämmug Zusätzliche Gebäudedämmug, um das Stadard-Haus auf ei 3-Liter- Haus zu drücke Wärmebedarf wird damit mehr als halbiert: Wärmedämmug der Wäde i eier Stärke vo 8 bis 10 cm Wärmeverluste der Wäde werde um 20 bis 30 % reduziert 3-fach-Wärmeschutzverglasug verrigert die Wärmeverluste im Festerbereich ebefalls um 30 %. Alage zur kotrollierte Wohraumbelüftug sie saugt verbrauchte Raumluft ab ud führt diese zu eiem Wärmetauscher, der damit die vo Auße zugeführte Frischluft erwärmt. Bis zu 90 % der Lüftugswärmeverluste lasse sich so vermeide.

17 Fördermaßahme zum Klimaschutz Förderprogramme der (alte) Budesregierug, abgewickelt über die KfW (Kreditastalt für Wiederaufbau): KfW-Kredite vo bis zu für KfW-60-Häuser sowie bis zu für KfW-40-Häuser im Programm "Ökologisch Baue" gewährt, die ei gutes Prozet uter de marktübliche Zise liege. KfW-Kredite für Photovoltaikalage im Programm "Solarstrom Erzeuge", die i etwa ormale Baukredite etspreche. Nutzug der erhöhte Eispeisevergütug für Photovoltaik-Alage über das Ereuerbare-Eergie-Gesetz. Die Stromvergütug vo 54,53 Ct/kWh (Stad 2005) wird eifach dem Eergieversorger i Rechug gestellt. Solarthermiealage zur Brauchwassererwärmug werde mit 105 /m² ud zur Heizugsuterstützug mit 135 /m² Kollektorfläche sowie Biomasse-Heizugsalage mit bis zu 1700 pauschal vom BAFA (Budesamt für Wirtschaft ud Ausfuhrkotrolle) bezuschusst.

18 Budesweite Förderug F vo Solaralage - 1

19 Budesweite Förderug F vo Solaralage - 2

20 Förderug vo Solaralage i Bade-Württemberg ud Bayer

21 Isolierug ud Gebäudetechik Techikraum eies KfW-40-Hauses mit Pufferspeicher für Thermieud Heizugsalage (Mitte), Pelletskessel (rechts) ud Wohraumbelüftug mit Wärmerückgewiug (liks).