Aktueller Stand der Technik und Wirtschaftlichkeit von netzgekoppelten Photovoltaik-Anlagen 2006: Entwicklungen, Tendenzen, Wirtschaftlichkeit

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1 Aktueller Stand der Technik und Wirtschaftlichkeit von netzgekoppelten Photovoltaik-Anlagen 2006: Entwicklungen, Tendenzen, Wirtschaftlichkeit

2 Solarzellenproduktion Vorhersage 2000

3 Deutschland 30% = MW USA Japan

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6 11,0% des deutschen Stromverbrauches werden durch erneuerbare Energien gedeckt = 60,2 Mrd. kwh pro Jahr Biomasse 9,4 TWh Photovoltaik 0,5 TWh Wasserkraft 21 TWh Windkraft 25 TWh

7 Das EEG in 2007: 49,21 Cent/kWh - 20 Jahre lang seit bis 30 kwp Anlagenanteil über 30 kwp Anlagenanteil über 100 kwp Schrägdächer Fassade Freiflächen 49,21 Ct/kWh 38,37 Ct/kWh 46,81 Ct/kWh 46,30 Ct/kWh + 5 Ct/kWh Leistung beliebig Die Vergütung wird jährlich jeweils für ab diesem Zeitpunkt neu in Betrieb genommene Anlagen um jeweils 5 vom Hundert gesenkt

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10 Was kostet uns die erneuerbare Energie? 1,50 /Monat für jeden Haushalt 0,18-0,26 Ct/kWh = 0,0018-0,0026 /kwh (Vergütung 2006: 1,5 Mrd., davon 950 Mio. Wind, 30,4 Mill. PV abzgl. vermiedene Kosten) Subvention Steinkohle: 1 Ct/kWh

11 Weltrekord Spectrolab-Solarzelle erreicht Weltrekord 2005: Die kalifornische Boeing-Tochter Spectrolab hat eine Solarzelle mit 39,4% Wirkungsgrad vorgestellt das ist Weltrekord. Spectrolab Inc.Den eigenen Rekord gebrochen: Ein Spectrolab- Wissenschaftler bereitet Zellensubstrate für das Beschichten vor. Handelsübliche Solarzellen liegen heute etwa bei 15 bis maximal 20 Prozent. Der Rekordwert wurde unter Bestrahlung mit 300-fach konzentriertem Sonnenlicht (über ein Linsen- oder Spiegelsystem) erreicht, was eine aufwändige Kühlung erforderlich machte. Die Spectrolab-Zelle ist aus drei dünnen Schichten zusammengesetzt. Die oberste besteht aus einer Gallium-Indium-Phosphor-Verbindung, in der Mitte kommen Gallium, Indium und Arsen, unten reines Germanium zum Einsatz. Jede dieser Schichten kann einen bestimmten Wellenlängenbereich des Lichts besonders effektiv zur Stromerzeugung nutzen. Eine weitere Besonderheit der Zelle ist die Größe von nur einem Viertel Quadratzentimeter. Nach Firmenangaben ist die Zelle bereits in Kleinmengen kommerziell erhältlich. Mit dem Spitzenprodukt hat der amerikanische Spezialist für Raumfahrt- Solarzellen den eigenen Weltrekord von bisher 35,2 Prozent Wirkungsgrad (bei 66-fach konzentriertem Sonnenlicht) gebrochen, den er mit einer ähnlichen Vorläuferzelle hielt. Beide sind übrigens Abwandlungen einer Drei-Schicht-Zelle, die schon länger im All eingesetzt wird und für irdische Anwendungen optimiert wurde. Die jüngste Steigerung war nach Firmenangaben durch die hohe Konzentration des Sonnenlichts möglich. Spectrolab ist zuversichtlich, in wenigen Jahren sogar die magische Grenze von 40 Prozent Wirkungsgrad durchbrechen zu können.

12 Modulentwicklungen Evolution statt Revolution - derzeit 39% max. Wirkungsgrad im Labor (Konzentratorzellen bei 300facher Konzentration) - Serieneinsatz: 14-19% Modulwirkungsgrad - Einführung 6 -Zellen (156 x 156 mm) abgeschlossen - Vorbereitung 8 -Zellen (210 x 210 mm) in Hoffnungen auf Preissenkung mit amorpher Technik haben sich bisher nicht erfüllt - Sanyo: HIT-Zellen mit amorph kristallin amorhph 18,7% Zellwirkungsgrad - Dachbahnen-Module: kein Vorteil aufgrund geringerem Ertrag

13 Q-Cells präsentiert erste 130-µm-Zelle Am Rande der 2. Solarsilizium-Konferenz am 11. April 2005 in München sorgte Q-Cells- Vorstand Anton Milner mit einer besonderen Solarzelle für Aufsehen: Im kleinen Kreis zeigte er eine polykristalline Zelle mit einer Kantenlänge von 15 Zentimetern und einer Dicke von nur 130 Mikrometern das ist kaum mehr als ein durchschnittliches Haar. Die meisten Solarzellen sind heute 240 bis 300 Mikrometer stark Weltmarktführer Sharp bringt es bei einem Teil seiner Produktion zumindest auf 180 Mikrometer.

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15 Organische PV-Zellen: Spinat als Stromquelle Spinat als Stromquelle : Seit Jahren versuchen Forscher, die Natur zu kopieren: Bei der Photosynthese wandeln Pflanzen die Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Amerikanischen Forschern um Marc Baldo vom Massachusetts Institut of Technology (MIT) ist es nun gelungen, aus Chloroplasten des Spinats ein Proteinkomplex zu isolieren, der genau diese Aufgabe in einer Solarzelle übernimmt. Chloroplasten enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyll, der für die Photosynthese zuständig ist. Der aus dem Spinat-Chloroplast isolierte Proteinkomplex, den die Forscher in ihre Solarzelle einbauten, beinhaltet etwa 200 Chlorophyllmoleküle. Solche photosynthetischen Komplexe sind meistens nur in wässriger Lösung stabil. Um ohne flüssige Lösungen zu arbeiten, haben die Forscher den Komplex daher mit Hilfe von Peptiden stabilisiert. Das Protein wurde schließlich auf ein mit Indiumzinnoxid beschichtetes Glas aufgebracht, das als transparente Elektrode arbeitet. Darauf folgte eine dünne Schicht eines organischen Halbleiters. Den Abschluss bildete ein Metallkontakt. Bestrahlt man die»spinatzelle«mit Licht, so werden im Chlorophyll Elektronen angeregt und zu der transparenten Elektrode transportiert. Das Licht wurde so mit einem Wirkungsgrad von zwölf Prozent in elektrische Energie umgewandelt. Die Wissenschaftler hoffen jedoch, künftig 20 Prozent zu erreichen. Ein Aspekt rückt den kommerziellen Einsatz der Spinatzelle aber noch in die Ferne: Bisher haben die Peptide den Proteinkomplex nur für etwa drei Wochen stabil gehalten.

16 Anteile von Modultechnologien Amorphe 4% CdT 1% CuIS 0% bandgezogenes Silizium 3% Monokristallin 36% Multikristallin 56%

17 Konzentrierende Systeme - Direkte Sonneneinstrahlung erforderlich - sehr genaue Nachführung: 0,1 Nachführgenauigkeit!!! - Konzentration Sonnen

18 Quelle: Fraunhofer ISE

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20 Zuverlässigkeit: Eine nachgeführte Ein-Megawatt-Solarstromanlage bei Sacramento liefert seit 20 Jahren Energie Energieversorger Sacramento Municipal Utility District Gelegentlich ein paar neue Sicherungen und regelmäßig frisches Öl für die Nachführmechanik mehr benötigt das 1,2-Megawatt-System kaum. Dafür liefert es heute noch über 80 Prozent der ursprünglichen Nennleistung monokristalline Silizium-Module Solarmodule vom Typ Arco M52-N - Veränderungen der Ethylen-Vinylacetat (EVA)-Folie: Aussehen wechselte genau im Bereich über den Solarzellen von transparent zu bräunlich, so dass die Siliziumscheiben weniger Licht abbekommen und folglich der Ertrag sinkt. [Heutzutage werden im Modulbau EVA- Folien eingesetzt} - < 1% der Module wurde wegen Defekten ausgetauscht, hauptsächlich wegen korrodierter Rahmen -»Der jährliche Wartungsaufwand liegt durchschnittlich bei 240 Stunden«, erklärt Nelson. Bei einem mittleren Jahresertrag von über Megawattstunden sind das keine zehn Minuten Arbeit pro 1000 kwh erzeugter Energie Quelle: Photon 12/2004

21 Nachgeführte hrte Systeme Mehrertrag realistisch: 28% in Mitteleuropa für 2achsige Nachführung 23% für einachsige Nachführung

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24 Wechselrichter

25 Sunways Solar Inverter NT Sunways Solar Inverter NT 6000 im Vergleich zum Marktdurchschnitt Wirkungsgrad % % 95 Sunways NT6000 HERIC 355 V Markt durchschnit t ,3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Leistung KW Unübertroffener Wirkungsgrad durch HERIC -Topologie

26 Wirkungsgradvergleich Hersteller Sunways Siemens SMA SMA Fronius Kaco Sputnik Typ NT Sitop Solar TL 3000 IG 30 PVI 2500i Solar Max 3000E Europ. Wirkung sgrad 96,5% 93,5% 95,2% 93% 93% 94,3% 94,9 95,5% Display ja ja Aufpreis Aufpreis ja ja Ja Datenlogger ja ja nein nein nein nein nein

27 Internet-Überwachung

28 Photovoltaik-Anlagen als Betriebanlage? - Investition in einer Photovoltaik-Anlage = Geldanlage - Abschreibung - Sonderabschreibung - Investitionszulage Verifizierung konstante Einnahmen

29 Investitionszulage Für Betrieb des verarbeitenden Gewerbes und Produktionsnahe Dienstleistungen: bis 27,5% => Steuerberater fragen!

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33 Megawattanlagen auf Dächern D der Michelin KG : Vier Solarstromanlagen mit insgesamt zehn Megawatt Leistung baut die Voltwerk AG auf Produktions- und Lagerhallen des Reifenherstellers Michelin. Das Unternehmen sieht dies auch als Zeichen für einen Trend: Weg von Freiflächen, rauf auf die Dächer

34 Solon Mover Solarpark Gut Erlasee Auf dem Gelände des ehemaligen Weingut Erlasee in Bayern bei Arnstein wird in mehreren Bauabschnitten das größte nachgeführte Solarkraftwerk Deutschlands mit einer Gesamtleistung von 12 MW errichtet. Das Solarkarftwerk liegt in einer der sonnenreichsten Regionen der Bundesrepublik. Ende Mai 2005 wurde der erste Bauabschnitt mit einer Leistung von ca. zwei Megawatt fertiggestellt. Ab Ende 2005 werden etwa SOLON-Mover im Solarparkt Gut Erlasee Sonnenlicht in Strom umwandeln

35 SolarDesign Entwicklungen, Tendenzen, Wirtschaftlichkeit

36 Kindergarten Ulmenstrasse Architekturbüro Reiter Rentzsch, Dresden

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39 Gebäudeintegration

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44 Bürgerkraftwerke

45 Ausblick In 2005 und 2006: Siliziumknappheit : erste neue Herstellungskapazitäten werden fertiggestellt - Preissenkung?: Ende 2006 und Anfang 2007 teilweise erfolgt

46 Fahrzeuganwendungen World Solar Challenge Australien 3021 km 30h km/h

47 Andere PV-Anwendungen: Fahrzeugantennen Modul zur Versorgung Lüfter und als Fahrzeugantenne

48 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! SachsenSolar AG Barbarastraße Dresden Tel Fax info@sachsensolar.de