Besonderheiten von industriellen PV Eigenverbrauchsprojekten in afrikanischen Stromnetzen

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1 Besonderheiten von industriellen PV Eigenverbrauchsprojekten in afrikanischen Stromnetzen PEP Informationsveranstaltung Ghana 20th November 2014 Thomas Nusskern, NEO Energies GmbH

2 Agenda 1. Das TWIGA Zement PPP Projekt Ziele & Ergebnisse 2. Überzeugende Business Cases für industrielle Stromkunden 3. Fazit aus dem Projekt für TWIGA Zement

3 Erste abgeschlossene Projektentwicklung für ein industrielles PV Kraftwerk in Tanzania NEO Energies Hauptsitz in Frankfurt, Deutschland Beratungsteam aus 15 Energieexperten Deckt alle Aspekte rund um Projekte zur Wind und Solarstromerzeugung ab NEO Energies bietet: Technische & wirtschaftliche Machbarkeitsstudien Technische Planung Permitting und Licensing Lieferantenauswahl Zugang zu Finanzierung

4 Ziel war die Wirtschaftlichkeit zu beweisen und den rechtlichen Rahmen in Tansania zu testen 5 MW Eigenverbrauchskraftwerk bei TWIGA Zement in Dar es Salaam/Tansania 24/11/2014

5 Agenda 1. Das TWIGA Zement PPP Projekt Ziele & Ergebnisse 2. Überzeugende Business Cases für industrielle Stromkunden 3. Fazit aus dem Projekt für TWIGA Zement

6 Überprüfen Sie generelle Vorbehalte Ihres potentiellen neuen Kunden zur Solartechnologie #1 Ineffizient & nur für kleine Strombedarfe #2 Unvorhersehbare Erzeugung & funktioniert nur bei Sonne #3 Kurze Lebensdauer & unzuverlässige Batterien #4 Neue Technologie mit fehlenden Erfahrungswerten #5 Bedroht die Netzstabilität

7 R.I.P. R.I.P. R.I.P. R.I.P. R.I.P.

8 Das Ziel ist eine möglichst kurze Payback-Zeit USD Break even bei einem optimalen Solarinvestment Leveraged Investment 24/11/2014

9 Solarlösungen können einem Industriekunden viel bieten: 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

10 Schritt 1: Wie viele kwh & Liter Diesel können kompensiert werden? 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

11 Solarkraftwerke Electricity load profile sind data are must crucial run to identify Anlagen the most attractive segments Lastprofile & Erzeugung müssen passen kw Größe des Kraftwerks: Aus wirtschaftlichen Gründen sollte die solare Erzeugung nie den aktuellen Strombedarf übertreffen Lastmanagement: Bei Anwendungen wie Wasserpumpen lässt sich die Last gemäß der Erzeugung steuern Günstige Lastkurven: 7 Tage die Woche und ganzjährig homogen Mittagsspitzen Lastspitze bei Sonne (z.b. Kühlung) 0:00 6:00 12:00 18:00 24:00 typische PV Erzeugungskurve & Lastkurve von flexiblen Lasten Lastkurve mit gutem Fit für PV Lastkurve mit geringem Fit zu PV Ungünstige Lastkurven: Nachtspitzen Erratische Lasten Extreme Saisonalität

12 Schritt 2: Was sind die Erwartungen Ihres Kunden bezüglich zukünftiger Energiekosten? 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

13 Quantifizierung der Vorteile bedarf einer Messung der Stromqualität 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

14 Wirkleistung Scheinleistung Blindleistung Stabiles Stromnetz basiert auf einem ausbalancierten Verhältnis von Blind- & Wirkleistung Blindleistung für Elektroingenieure Blindleistung für den Rest der Menschheit Q = Blindleistung (kvar) P = Wirkleistung (kw)

15 Schritt 3: Lässt sich durch 24h Eliminierung von brownouts die Produktivität erhöhen? 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

16 Schritt 4: Können kva Annschlusskosten gespart werden? 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

17 Schritt 5: Bezahlt der Kunde Strafen für Blindleistung? 1. Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ 2. Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost 3. Eliminierung von brownouts 24/7 4. Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max 5. Vermeidung von Strafen für Blindleistung 6. Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

18 Schritt 6: Was ist der erwartete positive Imageeffekt durch das Solarprojekt? Positiver Image and PR Effekt Die Öffentlichkeit und die Medien sehen Solarstrom sehr positiv Kostenfreie Presse hat einen Marketingwert

19 Attraktiver Business Case entsteht durch die Kombination aller positiven Aspekte von Solar Einsparung von kwh & Brennstoffkosten $/kwh & $ Zukünftige Strompreissicherheit $/kwh Solar cost Eliminierung von brownouts 24/7 Niedrigere kva Anschlussgebühr kva max Vermeidung von Strafen für Blindleistung Positive Image und PR Effekte Quelle: Blindleistungs & brownout Icons von SMA Technologie

20 Agenda 1. Das TWIGA Zement PPP Projekt Ziele & Ergebnisse 2. Überzeugende Business Cases für industrielle Stromkunden 3. Fazit aus dem Projekt für TWIGA Zement

21 Projekt Überblick 24/11/2014

22 Fazit & Anekdoten Produktivitätszuwachs durch Blindleistungskompensation ist besonders entscheidend für den Business Case EIA nicht unterschätzen (08/13-05/14) Frühestmöglich anfangen Gute Überzeugungsfähigkeit und Stakeholder-Management ist entscheidend Lokales technisches Know-how ist wichtig Achten Sie auf lokale Wetterphänomene wie Starkregen Geben Sie den Techies keine Chance Low tech is king! Große Unternehmen: Vergessen Sie das interne Marketing nicht insbesondere wenn der Hauptsitz nicht vor Ort ist

23 Projektbeispiel: 8 MWp Kraftwerk in Südspanien Bauzeit: 8 Wochen

24 1 MWp Kraftwerk für industriellen Eigenverbrauch in Kenia In Betrieb seit Mai 2014

25 24/11/2014 Backup

26 #1 Inefficient & only for small power demands #2 Unpredictable generation & only works on sunny days #3 Short lifetime & unreliable batteries #4 New technology with low experience level #5 Threatens grid stability

27 Solar is a modular technology, growing with your electricity needs x = 250 Wp Wp 1.6 m² x Wp = 1 kwp 1.6 m² 6.4 m² 12,000 m² 4,000 x 250 = 1 MWp 1.6 = m² Wp 1.2 hectar

28 The size of solar power plants is a matter of choice rather than technology 75 MWp solar power plant in South Africa Equals 300,000 solar modules

29 #2 Unpredictable generation & only works on sunny days

30 EU satellite data allows reliable PV yield forecasts for every location in Tanzania Irradiation data measured by satellites is the most accurate and publically available on the internet website: Rule of thumb: In Tanzania 1 MWp of PV will produce 1,700,000 kwh per year

31 kwh/kwp/day PV yield simulation based on Arusha climate data proves good production in rainy seasons Electricity generation per installed kwp per day 6 5 Solar PV productivity depends on general light intensity rather than direct sunlight MWp PV power plant in typical Tanzanian climate generates 4,900 kwh/day on average throughout the year 1 0 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Source: PV Syst simulation based on satellite data of PV GIS

32 #3 Short lifetime & unreliable batteries

33 Own-consumption options require new system components, in particularly EMS and storage solutions Industrial scale solar power plants work with Demand Management and/or Diesel as backup electricity consumer No Battery storage: Electricity storage is not yet economically viable for industrial scale solar applications Optional Diesel genset Energy Management System PV If continuous power needs to be guaranteed, Diesel generators can serve as backup for TANESCO power cuts Industrial scale solar applications are more reliable and have an extended lifetime compared to battery systems no battery Investment per kw is significantly lower without batteries TANESCO Grid

34 Performance compared to name plate power output Solar panels are made to last over 30 years Typical expert assumptions of solar panel degradation 100% Solar panels generally undergo a very slow and linear degradation process, mainly due to glass corrosion 90% 80% 89% Studies show: After 30 years ~89% power output can be expected (based on linear degradation of 0.4% per year) Manufacturers typically warrant for a performance of >80% of the original performance after 25 years Exchange of some of the lower value components of the solar power plant needs to be factored into OPEX costs of the system (e.g. inverter air filters) 10 years 25 years 30 years

35 #4 New technology with a low experience level

36 Today s solar technology is based on >139 GW of manufacturing & installation experience Around the globe many GWs of successful installations are already up and running Within just one year the world has added ~40 GW of new solar capacity in 2013 equivalent to 50 times the capacity of all TANESCO power plants together source: REN21 Renewables 2014 Global Status Report

37 Experience level varies significantly between different solar markets source: REN21 Renewables 2014 Global Status Report

38 Ideally the investment is leveraged with an attractive debt financing facility 1. 1 MWp 2. Investment of 1,8 Mio USD per MW 3. Yield of 1,7 GwH 4. Lending at 5,5 % Leveraged Investment 24/11/ Upside: one year reduction of break even % equity only Leveraged Investment

39 Assumptions for a business case. Cost Approach Solar PV energy generation: All produced electricity is used internally to offset TANESCO cost ( 1700 kwh/kwp) CAPEX at 1800 USD/kWp Operating costs of approx. 20 USD/kWp p.a. indexed Lending Rate at 250 bp Brownout Elimination-Bonus: for 7 years 2 ct indexed Reactive Power Penalty-Bonus: after 3 years indexed Marketing-Bonus: for 5 years no indexation Diesel Avoidance:??? TANESCO costs: Energy price plus REA/EWURA charges 13 % average increase Demand charge 15 tsh/kwh 24/11/2014