Strom aus Photovoltaik

Transkript

1 Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Schlussbericht vom Autoren: Michael Sattler, Ökozentrum Langenbruck, Stephan Gutzwiller, Kaskad-E GmbH, Ökozentrum Langenbruck Schwengiweg 12 CH-4438 Langenbruck Tel. 062 / Fax 062 / info@oekozentrum.ch

2 1 Vorwort Die heutige Art der Energieversorgung, welche alle Bereiche unseres täglichen Lebens beeinflusst, kann nicht ewig aufrechterhalten werden. Endliche Ressourcen müssen durch erneuerbare Ressourcen und Kreislaufwirtschaft ersetzt werden. Wie diese Ziele erreicht werden, ist heute noch offen. Es bestehen grosse Wissenslücken, und selbst dort, wo das Wissen vorhanden ist, fehlt es oft an Handlung. Für eine breit getragene, zukunftsfähige Strategie der Energieversorgung ist der Einbezug aller Akteure zentral. Diese Akteure müssen für einen konstruktiven Dialog befähigt werden. Informationsgrundlagen für Entscheidungsträger und die breite Bevölkerung müssen erarbeitet und vermittelt werden. Die Photovoltaik ist eines der wichtigsten Standbeine einer zukunftsfähigen Energieversorgung. Dank einer äusserst geringen Beeinträchtigung von Natur und Landschaft repräsentiert die Photovoltaik (PV) eine wichtige Energiequelle der Zukunft. Um die Entwicklung der Photovoltaik im Waldenburgertal mit der entsprechenden Wertschöpfung für die Region optimal zu koordinieren und zu fördern, wurde das Potenzial der Photovoltaik in den Gemeinden Bennwil, Hölstein, Lampenberg, Langenbruck, Liedertswil, Niederdorf, Oberdorf und Waldenburg erhoben. 2 Einführung Die Technologie zur Produktion von Strom aus Sonnenlicht ist bereits seit über 50 Jahren in der Raumfahrt im Einsatz. Inzwischen hat sie den Weg auf unsere Hausdächer gefunden, wo mit Photovoltaik zuverlässig und ökologisch Strom produziert wird. Rund um die Photovoltaik gibt es viele offene Fragen. Diese zu beantworten ist innerhalb dieses Berichts leider nicht möglich. Daher sei hier auf die Informationsseite von Swissolar verwiesen ( Die wichtigsten Punkte zum Thema Photovoltaik: Eine PV-Anlage besteht aus dem Generatorfeld (Module auf dem Dach welche Sonnenlicht in Strom umwandeln) und einem Wechselrichter (elektronisches Gerät welche den Gleichstrom des Generatorfeldes in normalen Steckdosen-Wechselstrom umwandelt). Bild: Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 2

3 PV-Anlagen produzieren ökologischen Strom. Die Herstellung der PV-Module benötigt ca. 20x weniger Energie, als diese anschliessend selbst produzieren. PV-Module können mit geringem Aufwand rezykliert werden. Eine Photovoltaikanlage muss nicht zwingend nach Süden ausgerichtet sein. Alle Himmelsrichtungen von West über Süd bis Ost sind geeignet. Nur eine direkte Verschattung von Modulen sollte vermieden werden. Eine PV-Anlage hat eine Lebenserwartung von ca Jahre. Nach etwa 15 Jahren wird in der Regel der Wechselrichter ersetzt. Während der gesamten Lebensdauer sind kaum Unterhaltsarbeiten nötig. Auf einer Dachfläche von 6-7 m 2 können Photovoltaikmodule mit einer Leistung von 1 kwp (Kilowatt Peak) installiert werden. Damit können jährlich kwh Strom produziert werden. 3 Potenzialberechnungen für Photovoltaik Je nach Quelle gehen die Angaben zum Potenzial von Photovoltaik weit auseinander. Theoretisch reicht die Sonneneinstrahlung aus, um mit Photovoltaik sämtlichen Energieverbrauch der Welt zu decken. Um dies zu erreichen müssten aber Freiflächen wie Berghänge, Wüsten oder Meerflächen mit Photovoltaik bebaut werden und die Energie müsste gespeichert und verteilt werden. Welcher technische Aufwand und welcher Flächenverbrauch gerechtfertigt ist für eine Energieversorgung mit Photovoltaik, wird vor allem durch ökonomische und gesellschaftliche Faktoren beeinflusst. In der hier präsentierten Potenzialstudie werden nur die Dächer bestehender Gebäude als potenzielle Ernteflächen betrachtet. Neben den bestehenden Gebäudedächern sind auch Flächen entlang von Strassen und Schienentrassen potenzielle und oft unproblematische Standorte für Photovoltaikanlagen. Diese Standorte wurden in der vorliegenden Studie nicht berücksichtigt. Foto: Pal Town Josai-no-Mori Project, Japan Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 3

4 3.1 Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen Photovoltaikanlagen sind seit 2006 über 50% günstiger geworden 1. Preisangaben und die daraus folgenden Wirtschaftlichkeitsberechnungen haben daher immer nur eine sehr kurze Gültigkeit. Da Photovoltaikanlagen langfristige Investitionen darstellen, ist auch der Zinssatz für das Investierte Kapital entscheidend. Eine Erhöhung des Zinssatzes um 1 % kann die Gestehungskosten für Solarstrom bereits um 10% erhöhen. Als Referenzzinssatz wurde in der Studie der Zinssatz für eine variable Hypothek der Raiffeisenbank gewählt (2.875%, Stichtag ). Die weiteren Annahmen für die in der Studie dargestellten Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen sind in Anhang 2 aufgeführt. 3.2 Methodisches Vorgehen Als Grundlage zur Potenzialberechnung dienen die Pixel-Landeskarte 1: sowie die beiden Layer Gebäudeflächen und Waldflächen der Vektor-Landeskarte 1: (VECTOR25). Daraus werden all jene Gebäude ermittelt, welche weiter als 25 Meter vom Wald entfernt stehen und zur Kategorie Gebäude, Gasthof und Station gehören. In untenstehender Abbildung 1 sind diese Gebäude blau markiert. Die übrigen Kategorien wie Kirche, Schiessstand oder Schwimmbecken wurden vom Potenzial ausgeschlossen. Abbildung 1: Auschnitt aus dem untersuchten Gebiet mit den für die Potenzialermittlung berücksichtigen Gebäude (blau), nicht berücksichtigt am Waldrand / im Wald (rot) und nicht berücksichtigt Kategorie Kirche etc. (gelb). Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 4

5 Die Ermittlung der potenziellen Dachflächen aus den Gebäudegrundflächen wurde wie folgt vorgenommen: Bestimmung der Himmelsrichtung der Längsachse der Gebäude (GIS-Analyse); Annahme, dass alle Gebäude ein symmetrisches Giebeldach in Richtung Längsachse aufweisen; Annahme einer konstanten Dachneigung beidseits von 30 ; Annahme, dass 50% der Dachflächen wegen Aufbauten (Dachfenster, Kamine etc.) oder Verschattungen ungeeignet sind; Verwerfung aller Dachflächen, welche innerhalb des nördlichen 60 -Segment ausgerichtet sind. Einteilung des gesamten Gebiets in 28 (Abbildung 2, hellblaue Flächen) mit jeweils einem Referenzpunkt (Abbildung 2, dunkelblaue Dreiecke). Berechnung des effektiven Jahressolarertrages pro Referenzpunkt (unter Berücksichtigung der lokalen Horizonteinschränkung, Strahlungs- und Temperaturdaten) für insgesamt elf Himmelsrichtungen in 30 -Schritten, a usgehend von Azimut 30 über 90 (ost), 180 (süd), 270 (west) bis 330. Berechnung des Stromertrags für jedes Gebäude aus diesen diskreten Dachausrichtungserträgen je Analyseeinheit durch lineare Interpolation. j Abbildung 2: Untersuchtes Gebiet. Gemeindegrenzen Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 5

6 4 Resultate Die Studie zeigt, dass auf den vorteilhaft ausgerichteten Dachflächen des Waldenburgertals 26 GWh Strom mit Photovoltaik produziert werden könnte. Dies zu Stromgestehungskosten von 27 Rp./kWh. Wenn auch weniger geeignete Dachflächen in die Studie miteinbezogen werden, erhöht sich das Potenzial auf 40 GWh. Die Gestehungskosten steigen dabei nur unwesentlich auf 28 Rp./kWh, da sich mit einer Erweiterung der Photovoltaikanlage auf die weniger geeignete Dachfläche wesentliche Kosten, wie diejenigen der Elektroinstallationen, nicht weiter erhöhen. Theoretisch könnte eine PV-Leistung von 48 MWp auf den Dächern des Waldenburgertals installiert werden. Dies zu einem Gesamtpreis von knapp 195 Mio. CHF (Tabelle 1). Gemeinde Gebäude Gebäude PV-Potenzial Ertragspotenzial* Investitionskosten [Anzahl] Fläche [m2] total [kwp] nur süd [kwp] süd [MWh/a] nord [MWh/a] total [MWh/a] total [kchf] nur süd [kchf] Bennwil '545 5'219 2'820 2'564 1'679 4'243 20'655 11'965 Hölstein '808 10'239 5'871 5'314 2'992 8'306 40'832 24'890 Lampenberg '796 2'907 1'776 1' '431 11'969 7'795 Langenbruck '650 6'760 4'283 3'868 1'789 5'658 26'987 18'098 Liedertswil 60 14' '275 2'559 Niederdorf '970 8'030 4'905 4'396 2'268 6'663 32'088 20'755 Oberdorf (BL) '411 9'101 5'936 5'228 2'329 7'556 37'379 25'724 Waldenburg '351 5'384 3'258 2'821 1'543 4'364 21'474 13'737 2' '315 48'430 29'448 26'341 13'559 39' ' '524 *Annahmen: cryst.si-zellen, Dachneigung 30, Nutzungsanteil 50% Tabelle 1: Gesamtresultat Photovoltaikpotenzial, aufgeschlüsselt nach Gemeinden. Alleine auf den 10 grössten und den 10 ertragreichsten Gebäuden jeder Gemeinde könnten total 7.7 GWh Strom produziert werden. Dies zu Gestehungskosten von 25.8 Rp./kWh (Tabelle 2). Gemeinde [Anzahl] Fläche [m2] total [MWh/a] total [kchf] [Rp/kWh] Bennwil 10 11' ' Hölstein 12 28'503 1'750 7' Lampenberg 12 8' ' Langenbruck 13 12' ' Liedertswil 13 7' ' Niederdorf 13 20'504 1'216 5' Oberdorf (BL) 12 21'822 1'237 5' Waldenburg 11 19'165 1'185 5' '709 7'739 34' Tabelle 2: Die 10 grössten und 10 ertragreichsten Gebäude pro Gemeinde. Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 6

7 Exemplarisch für die Gemeinde Oberdorf wird in folgender Abbildung 3 das Photovoltaik- Potenzial pro Gebäude in fünf verschiedenen Farbkategorien dargestellt. Im Anhang 1 ist diese Potenzialkarte für alle weiteren sieben untersuchten Gemeinden abgedruckt. Abbildung 3: Photovoltaik-Potenzial pro Gebäude in der Gemeinde Oberdorf. kwh Stromertrag pro Jahr. Masstab ca. 1 : Weitere Details der Studie können auf Anfrage beim Verein Pro Waldenburg eingesehen werden. Die erhobenen Daten erlauben keine konkrete Aussage zu spezifischen Gebäuden und sind für die Planung einer konkreten Photovoltaikanlage nicht zu verwenden. Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 7

8 Anhang 1: Potenzialkarten pro Gemeinde Abbildung 4: Photovoltaik-Potenzial pro Gebäude in der Gemeinde Hölstein und Lampenberg. kwh Stromertrag pro Jahr. Masstab ca. 1 : Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 8

9 Abbildung 5: Photovoltaik-Potenzial pro Gebäude in der Gemeinde Niederdorf. kwh Stromertrag pro Jahr. Masstab ca. 1 : Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 9

10 Abbildung 6: Photovoltaik-Potenzial pro Gebäude in der Gemeinde Bennwil. kwh Stromertrag pro Jahr. Masstab ca. 1 : Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 10

11 Abbildung 7: Photovoltaik-Potenzial pro Gebäude in der Gemeinde Liedertswil und Waldenburg. kwh Stromertrag pro Jahr. Masstab ca. 1 : Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 11

12 Abbildung 8: Photovoltaik-Potenzial pro Gebäude in der Gemeinde Langenbruck. kwh Stromertrag pro Jahr. Masstab ca. 1 : Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 12

13 Anhang 2: Anlagekosten Anlageleistung Fläche des Generators Anlagepreis Unterhalt Stromgestehungskosten (0% Kapitalzins) Stromgestehungskosten (2% Kapitalzins) [kwp] [m2] [CHF/kWp] [CHF/a] [CHF/kWh] [CHF/kWh] >50 > Referenzen 1) Modulpreise: ( ) 2) Berechnung Ertrag: Strom aus Photovoltaik Potenzialstudie für das Waldenburgertal Ökozentrum Langenbruck 13