Die Zukunft ist elektrisch und erneuerbar! Urs Muntwyler (Prof. PV BFH-TI/ Chair IEA IA HEV)

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1 Die Zukunft ist elektrisch und erneuerbar! Urs Muntwyler (Prof. PV BFH-TI/ Chair IEA IA HEV) Grafik: ABB 100% Strom-Produktion mit Wasser-/ Wind- und Solarenergie Inhalt der Präsentation Die Herausforderungen Effiziente Energienutzung als Basis Energiepotential der Sonne kennenlernen Flächeneffizienz der erneuerbaren Energien Energiestrategie Bund 2050 Aufwuchsszenarien im politischen Gezerre Photovoltaik als wichtigste neue Energiequelle Wirtschaftspotential EE im Kanton Bern Das tut die Berner Fachhochschule PV-Labor! 1!

2 3! Copyright Muntwylers SolarAkademie! Fahrzeugbestand weltweit Zahlen 1998 [mio] Privatautos [mio] Autos/ 1000 Personen IEA Länder ,4 606 Tiger - Staaten Bevölkerung Entwickl.- Länder ,6 10 Bestand Privatautos 1998: ca. 700 Mio./ 2008: ca. 800 Mio. 300 Fahrzeuge/1 000 Einwohner!ca. 2 Mia. Autos (x 3)! 3 l-auto! 2!

3 IEA: 50% Senkung CO2 bis 2050 nötig! Hausbau: Kantonale MuKen - Vorschriften MuKEn 2008, Website: 3!

4 Cars: We can make it 3-times better! Energiemenü der Erde: Sonne dominant Copyright Muntwylers SolarAkademie! Copyright Muntwylers SolarAkademie! 8! 4!

5 Unbekannte Potentiale Stromproduktion. Die Menschen haben kein Gespür für Solarenergie! Infoblatt 2011 einer Berner Partei) :! Platzbedarf Ersatz Mühleberg mit Solarstrom (ca. 3 TWh): es braucht km 2 und die Sonne muss Tag und Nacht scheinen..! Student der BFH-TI rechnet nach.. Gelbe Fläche: 100% Solarstrom in der Schweiz (60 TWh)! 5!

6 Die Ölflut auf dem Hausdach wir haben genügend Energie sind aber zu faul um sie einzusammeln (Paul Dominik Hasler Philosoph aus Burgdorf)! Tour de Sol 85: Werbetour für die Sonnenenergie Weltweit erstes Solarmobilrennen von Romanshorn nach Genf !

7 Tour de Sol: Berner als Pioniere Vom Solarmobil zu den gebäudeintegrierten Solarstrom-Anlagen Überlegene Kombination: PV + E-Mobile/PHEV!" source: PHOTON Range achieved by the energy produced on 1 ha land (the bar of the plug-in-hybrid vehicle is 7 times longer than shown here) " The PHEV (consumption 16 kwh/100 km) using solar energy produced by a PV installation on 1 ha drives 150 times further than a car (consumption 6,5 l/ 100 km fuel equivalent) using bioethanol extracted from grain produced on 1 ha. 7!

8 Die Familie der erneuerbaren Energien: Breite Palette zur Nutzung erneuerbarer Energien Wie gross sind die Energie-Potentiale: Wie können wir auf den knappen Bodenflächen möglichst viel Energie ernten [MWh/km 2 )?! Wind! PV! Miscanthus! Leindotter! Mischfrucht! 115! Raps! PV 8!

9 PV: starkes Wachstum über Jahrzehnte Copyright Muntwylers SolarAkademie! 17! Entwicklung der Stromgestehungskosten für neu installierte, kleine Dachanlagen und der Haushalts-Strompreise!! Solarstrom wird günstiger als Haushaltsstrom Quelle: EUPD Research 2011! 18! 9!

10 was kostet das beim Solarstrom? - Die Schweiz bezahlte Mio sfr. für Strom. - Die Produktion von 15% Solarstrom von 81 TWh (heute 66 TWh) braucht ca. 12 GWp PV-Anlagen! - Beim Bau grösserer PV-Anlagen von 50 kwp kostet das ca. sfr. 2.--/ Wp. Das benötigt dann noch 24 Milliarden sfr. " bei Abschreibungen in 25 Jahren und 3% Zinssatz macht das 1,378 Mia sfr./a. - Das ist bereits 24% günstiger als heute nur muss das EW auch noch was verdienen! Energiewende: das Menü ist Photovoltaik der Rest ist Beilage! 10!

11 - In der Energiewende ist die Photovoltaik die wichtigste neue Stromquelle - Trotzdem will sie das Bundesamt für Energie BFE massiv zurückfahren bis 2020 die Branche wird gegroundet! - Der Grund: Photovoltaik sei zu teuer! Unsere Abklärungen ergaben: das Bundesamt für Energie geht von viel zu hohen Preisen aus Solarstrom 50Rp./ kwh und Preise von 4-8sFr./ Wp richtig wäre maximal die Hälfte!! 11!

12 Auswirkungen des Groundings der Schweizer PV-Branche!"#"$!"##$!"#!$!"#%$!"#&$!"#'$!"#($!"#)$!"#*$!"#+$!"!"$ #$%&'()*+&',-$ %"$ ##"$ #*"$ %""$ &'"$ (""$ )""$ *""$ *)'$ +'"$ #"""$.$)*(%/0-)$102&3)45&,-$ ($ '$ %$,$&$!-'$.%-'$ $!.%-%'$!$.$%$!.!-)'$!.!-'$!.!-!'$!.!-#!'$!$ 670(+8$ #*"$ ''"$ )!"$ #/"'"$ #/'""$ #*""$ #/+!'$!/"""$!/"""$!/"""$!/"""$ 9):$1+0-;<+8$& B>"""&?>B""& =>"""& =>B""& C">"""& C">"""& C">"""& C">"""& DE+(;&1F0+(;;4&',-$ ##"$!!"$ &""$ )""$ ##'"$ #)'"$!&'"$ %!'"$ &#!'$ '/")'$ A>"?B& GF$)H1$5&I(J)$ A&D,J$ K%FL&',-$ '"$ '"$ '"$ '"$ '"$ '"$ '"$ '"$.$)*(%/0-)$102&3)45&,-$ &$ &$ &$ &$ &$ &$ &$ &$ 670(+8$!""$!""$!""$!""$!""$!""$!""$!""$ 9):$1+0-;<+8$$ +""$!/)""$ %/(""$ MN>"""& MA>B""& MO>"""& MO>B""& M=>"""& M=>"""& M=>"""& M=>"""& DE+(;&1F0+(;;1$)+$&',-$ ##"$!#"$ &""$ *""$ GF$)H1$5&I(J)$ "POD,J$ Q1$&9%0R1)*%FH$F&17&G1F8$;F$F2! _ I59$G159;B559@92;$12:3$8617$BJ@$#"`$75J$E>@51\2LJ$B4$!"!"T$! _ IB5$B1J@2LLB59@5$4V;LB:35$a51;5$51@JM9B:3@$5@Z2$759$B1$ $$[b7756@j:3l217$!"#".!"#!$m9>$?>m<$b1j@2llb59@51$a51;5t! _ GJ$;5351$WBJ$N6$&/'""$WBJ$+/"""$09W5B@JMLR@N5$=59L>951T! _ GJ$;BW@$A5B15$cG:>1>4d$><$[:2L5e$B1$759$CD.EF.8921:35H! _ Y59751$7B5$N6JR@NLB:3$M9>76NB59@51$A12MM$($fY3$<b9$751$85@9B5W$$ $$=>1$GL5A@9>26@>J$617$YR945M64M51$;5W926:3@-$J>$=5945B75@$$ $$7B5$[:3Z5BN$751$P4M>9@$=>1$851NB1$617$D5BNVL$O g#""X9TQ#""$A;$ $$D5BNVLS$B4$Y59@$=>1$#-('$aB2$JX9T$Q1$0&!B&I(J)$&;(FHP&(;0E&NC&'1(4&03)4S! _ IB5$[:3Z5BN59$[>L29W921:35$AV11@5$!"!'$4539$2LJ$#"$fY3Q$h239$ $$EF.G159;B5$M9>76NB5951$O:2T$#'`$75J$[@9>45JST! _ IB5$[:3Z5BN$=59LB59@$#"$h2395$B1$759$i52LBJ2\>1$759$cG159;B5Z5175eT$ $$IB5$jb:A5$4bJJ51$U2JA92^Z59A5-$[@9>4B4M>9@5$>759$=59LR1;59@5$ $$85@9B5WJN5B@51$759$0?YJ$<bLL51T$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$! 12!

13 PV ca. 15 TWh oder 15 GWp/ max ca. 1 GWp/ Jahr!! Das Potential der Photovoltaik in der Schweiz nach Erfahrungszahlen D : - CH-Boom : MWp/ D: MWp!! - Ohne Kontingent CH: >800MWp/ Jahr "das ergibt alle 4 Jahre mehr Solarstrom als die Stromproduktion des AKW Mühleberg "in Jahren erreicht die PV die gesamten Ziele alleine! 13!

14 Erneuerbare Energien: Bern - ist führend! Die erneuerbaren Energien haben für den Kanton Bern die Bedeutung der Uhrenindustrie!! Bern ist überproportional stark und die Photovoltaik ist die wichtigste Technologie!!!! Initiative Bern erneuerbar 3.März 2013 Ausstieg des Kantons Bern aus fossilen und atomaren Energien: - Stromversorgung 2035 Erneuerbar - Wärmeversorgung 2050 Erneuerbar Initiative: Ausstieg mit Etappierung. Gegenvorschlag Grosser Rat : Ziele wie Initiative, ohne Etappierung.! 14!

15 ! Heinrich Häberlin, BFH-TI! CH-electricity production (without NPP) on April 16, 2004, with the maximum tolerable production by PV installations with and without regulation at PV optimized regime of the run-of-river power plants.! Deutsche Windkraft sucht Verbraucher: Heute! Morgen! # Windräder in Deutschland! # 1MW mittlere Leistung! # Windräder + Offshore! # 3MW mittlere Leistung! Offshore! 110 Mrd kwh! 7 / 100km"! x 1 MW:! 33 Mrd kwh! 7 / 100km"! x 3 MW! 100 Mrd kwh! 7 / 100km"! x 3 MW! 60 Mrd kwh! Summe! 270 Mrd kwh! 15!

16 Aktivitäten Institut für Energie und Mobilitäts Forschung (IEM-BFH TI) Neue erneuerbaren Energien Nachhaltige Mobilität (Land/ Luft/Wasser) Nachhaltige Technologien für Entwicklungsländer 31! Forschung muss gemacht werden: - 3 Professoren und Dozenten - 3 Wissenschaftliche+1 technischer Mitarbeiter - 3 AssistentInnen - motivierende Führung der BFH-TI - moderne gut gewartete Infrastruktur im Tiergarten - umfangreiche Laborinfrastruktur ( - Langzeitmessung an über 70 PV-Anlagen - MSE- und BSc-Studenten - Auftraggeber aus Privatwirtschaft und Verwaltung - Campus in Biel ab 2020! "Grundlagen- versus angewandte Forschung! 16!

17 Spin off s Wissens- und Technologietransfer Dienstleistungsangebot (ca. 1000/Jahr) af+e Projekte Direkte Industrieprojekte KTI geförderte Projekte Programmforschung Bachelor- (Diplom) & Masterarbeiten (mehr als 300 Abschlüsse/Jahr) Spin-off Förderung (>100 zusätzliche Arbeitsplätze in den letzten Jahren) Praktikumsarbeitsplätze Vortrags- und Publikationstätigkeit/ Patente Veranstaltungen Einsitz in Kompetenznetzwerken/Berufsorganisationen Forschungsprojekt: Gebäudehüllen Interdepartementales Forschungsprojekt Gebäudehüllen der Architekturabteilung und dem PV-Labor der Berner Fachhochschule: Wie muss der Architekt grosse Gebäudehüllen planen um optimal Solarstrom zu produzieren? 17!

18 ... falsch geplante Dächer in Bern die Architekten liessen sich von Villen um 1900 inspirieren! Aktuelles Segelflugzeug 18!

19 Ein Segelflugzeug inspiriert von 1895 : Flugpionier Otto Lilienthal 1895! Hochleistungssegler Antares E20 Antriebs-Elektronik etc.: BFH-TI Prof. Dr. Andrea Vezzini! 19!

20 Sanierung mit Energie-Plusproduktion Solarpreisgewinner 2009 in Thalwil (ZH)! Copyright Muntwylers SolarAkademie! StudentInnen-Arbeiten in Burgdorf 2012: - Ertrag von Ost-West-PV-Anlagen - PV-Anlagen Studer AG Steffisburg - Planung CO2-freie Tropeninsel - Hochhaus Leimbachstrasse - PV-Anlagen Loosli+Co. AG - PV-Anlagen Siedlung Küsnacht - Planung PV-Anlage Stadion Biel - Projekt LEBE Hofwil/ Seedorf/ Bümpliz - Studie EFH mit PV: Steuerung (smart grid) Verbraucher - Kombination PV/ Batterie-Speicherung - Etc. Projekt LEBE:! Schulhaus Hofwil! 20!

21 StudentInnen-Arbeiten in Burgdorf 2012/13 PV-Anlage Johanneskirche Thun Ertragspotential hochalpiner PV-Anlagen PV-Anlagen Sahara/ Hochalpin PV-Anlage MFH Ostermundigen PV-Messsystem Grobmessung Schaltungsstrategien für teilbeschattete PV-Anlagen Smart-grid fähiger PV-Wechselrichter Kopplung PV und E-Mobilität Solarcarport Burgdorf und E-Mobilität Etc. Hochalpine Stromproduktion Bellwald (VS) Sanierung Hochhäuser Sihlweid in Zürich k>97 21!

22 Fazit Sihlweide: Interessante Anwendung von PV Heikle technische Probleme Neues Gebiet der PV Es braucht interdisziplinäre Zusammenarbeit Der Architekt muss mitziehen oder gezwungen werden. 2012: Leimbachstrasse 215 in Ausführung Fazit: - In den nächsten Jahrzehnten drängen enormen Mengen Strom aus erneuerbaren Energietechnologien auf den Markt - Diese Technologien sind noch mitten in der learning curve - Es sind Firmen dabei die Technologien und hohe Wachstumsraten kennen. Sie sind oft in Wachstumsmärkten zu Hause (China etc.) - Die herkömmliche Produktion mit Band- und Spitzenenergie wird ersetzt durch diskontinuerlich anfallenden Strom aus erneuerbaren Energien und gesteuertem Verbrauch (smart grid) und gespeicherter Energie. "Strom wird eine noch wichtigere Energie er kann auf vielfältige Art und Weise mit erneuerbaren Energien hergestellt werden.! 22!