Ausgangslage, Potentiale, internationale Trends % km km

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1 Photovoltaik: Der beste Strom fürs Passivhaus Ausgangslage, Potentiale, internationale Trends TRI Alpe Adria 2008 Internationales Symposium für energieeffiziente Architektur Freitag 30. bis Samstag 31. Mai 2008 Weissensee-Kärnten Österreich Thomas Nordmann CEO TNC Consulting AG CH-8703 Erlenbach Switzerland Photovoltaik: Der beste Strom fürs Passivhaus CO2 Prolog: Wie reagiert die Erde? Wie funktioniert Photovoltaik in 5 Minuten? Was sind die Unterschiede zwischen Solarthermie, Solarstrom im Inselbetrieb oder Netzverbund? Frisst Solarstrom Land? Warum ist der Himmel für Solarstrom tolerant? Wie verlaufen Wachstum und Kostenentwicklung bei PV? Warum steigt der Stromanteil in der Energiebilanz Passivhaus? PV Gebäudeintegration: 20 Solarstrom Projekte in 10 Minuten! Wann wird Solarstrom wirtschaftlich? Solarstrom als Teil der W Gesellschaft? % km km 3 4

2 Wie reagiert die Erde? Nordmann Bülach Th. Nordmann Tri Alaska Russland Russland Nordpol Grönland Kanada Nordpol Alaska Kanada Grönland Fotos: ESA 2007 Th. Nordmann Tri 2006 USA Th. Nordmann Tri

3 Leistung: Wp/m 2 Energie/Jahr: kwh/m 2 Leistung: Wp/m 2 Energie/Jahr: kwh/m mm x 125 mm d 0.2 mm! = % " 10 Gramm Silizium " 2.5 Wp Gleichstrom 125 mm x 125 mm d 0.2 mm! = % " 10 Gramm Silizium " 2.5 Wp Gleichstrom 9 10 Die verschiedenen Solarzellen Technologien Aufbau von Standardmodulen Produktion 2006 [%] 43% 49% 5% 3% 11 12

4 Aufbau von Standardmodulen Solarthermie oder Was Solarstrom? sind die Unterschiede zwischen Solarthermie, Solarstrom im Inselbetrieb oder Netzverbund? Foto wo? Von der Photozelle zur Solarstrom Netzverbund Anlage 3kW Netzverbundanlage Tagesverlauf 15 16

5 nidrig PV eingebuden ins Nationale Stromnetz Maximaler Deckungsgrad oder Wärmeertrag? Solarer Deckungsgrad Netto-Wärmeertrag pro m 2 Kollektorfläche niedrig! hoch gross! klein Solarstrom-Inselanlagen 19 20

6 21 22 Frisst Sonnenenergie Land? 23 24

7 Landverbrauch pro Kopf Weltweit Der Flächenbedarf für Solarstrom Netherlands 2680 m 2 /per capita Germany 4450 m 2 /per capita Switzerland 6000 m 2 /per capita European Union 6850 m 2 /per capita U.S.A m 2 /per capita Sonnenbahnen und Horizont 27 28

8 Warum ist der Himmel für Photovoltaik tolerant? Neigung Zenith 100% = 1170 kwh/m2 % Warum ist der Himmel tolerant zu gebäudeintegrierter Photovoltaik? W W 270 N 0 S 180 E E Norden Osten Süden Westen Source: Meteonorm 95 W 270 N 0 E 90 S S Produktion/Jahr [MWp] PV Modul Produktion weltweit TriSolar/ Quelle: Report IEA-PVPS T1 15:2006 Weltweiter Gesamtumsatz PV Module 2006 ca Mia.! 495 1' '532 1'800 2' est 2007 est 2'500 2'250 2'000 1'750 1'500 1'250 1' Solarstrom Marktsegmente % 10% 3% 11% Total: MWp Netzferne Industrielle Anw. Konsumer Anwendungen Insel Anw. dritte Welt Netzverbund 32

9 Solarstrom Weltmarktentwicklung [Wp/Kopf Jahr] Wann wird der Solarstrom preiswerter? neue PV Anlagen [W/Kopf Jahr] Quelle: Report IEA-PVPS T1 15: TNC PV Anlagen Lernkurve: kW Module [CHF/Wp] Inverter [CHF/Wp] BoS"[CHF/Wp] November 2007 AMAG Buchs ZH 200kWp Th. Nordmann TRI 2008 Total CHF/Wp 103kW Mark I Mark II kW Mark III kW 126kW Freilager Sonnenhof % 21kW 200kW SwissMill III AMAG Th. Nordmann TRI

10 Liter Heizöl pro Quadratmeter und Jahr Wärmebedarf für Raumheizung und Warmwasser Minergie(-P): Was ist empfohlen - was erforderlich? Warmwasser Lüften Gebäudehülle B A MINERGIE D C A Sorgloser Stromverbrauch Heute! 3 Personen EFH Haushalt Stromverbrauch [kwh/a] Strom [%] Normalgebrauch Elektrizität Allg. Stromverbrauch Elektro- Brauchwasser Total Strom Quelle SAFE : SEV/VSE 19/

11 Der Stromverbrauch im Griff? Morgen 3 Personen EFH Haushalt 0.8 Mio Fr Strom alt kwh/a Strom neu kwh/a Anteil [%] extra Kosten [%] pro EFH Normalgebrauch Elektrizität mit Solar/Elektro- Brauchwasser % +1-2% Gebrauch von A-Geräten % +1% 3 kw PV 850kWh/kWp % Normalgebrauch Elektrizität % +5.5% /5 Solarstrom von der Fassade Warum integrieren? 15 m 2 2 kwp kwh/a 43 44

12 Warum integrieren? Glasmanufaktur: Kunsthandwerk für die Reichen Glasmanufaktur: Kunsthandwerk für die Reichen Schrägdach 47 48

13 49 50 Flachdach «Umwelt Ministerium» Berlin 51 52

14 «Stade de Suisse» Bern 855 kw PV PV-Integration in die Fassade

15 Vordach Kantonsschule Stadelhofen Zürich Th. Nordmann TRI

16 Sheddach

17 Das Atrium Isolierverglasung ohne mit PV Witterungsschutz# +++ # +++ thermische Isolation# +++ # +++ Schallschutz # ++ # +++ Tageslichtnutzung# +++ # + Sonnenschutz# + # +++ Lichtfilterung# - # ++ Gestaltung# + # +++ Solarstromerzeugung# -# +++ EMC-Filter# - # ++ Intrusionsschutz# + # ++ UV-Schutz# -#

18 Mit gebäudeintegrierter PV im Passivhaus zur bilanziellen Energie-Autarkie Reto P. Miloni, Dipl.-Ing. Architekt ETH SIA Südfassade mit PV-bestücktem Brüstungsglas 1 kwp Dach mit 6 kwp-pv-aufständerung Passivhaus Schmoelzer mit Solarschiebladen 71 72

19 Potential für Gebäudeintegrierte PV Solarstrom Anwendungen in den IEA Länder Solarstrom Produktions Potential bezogen auf den Landesbedarf ø = 30%! [%] USA Spain Australia Italy Austria Switzerl. Netherl. Denmark GB Canada Daten: IEA PVPS Task 7 Germany Sweden Finland 15 Japan CHF/kWh Solarstrom Kosten Korridor Prognose: Schweiz im Vergleich zu Spanien ESP CH Realisierte Ref. Anlage 200 kwp CH 2007? Das nächste Ziel: Der Steckdosenpreis oder Solarstrom Netzparität 2010 LBBW optimistisch TNC konservativ Steckdosen-Preis 2020 Schnell ansteigenden Elektrizitätskosten beim Kunden 11,2 4,8 29,9 27,6 29,2 57,4 153,9 60,9 1,6 44,3 2,9 5,5 54,0 428,7 3,3 32,6 0,9 7,6 83,8 0,1 3,2 6,1 1,1 2,3 20,1 32,6 26,2 24,0 46,0 158,7 6,4 34,1 42,4 8,4 250,7 359,1 22,5 3,3 24,5 3,1 6,1 5,3 0,1 50,0 4,7 5,3 0,2 12,7 5,9 7,5 2,80,3 145,7 1,9 2,6 4,4 18,7 12,5 16,6 28,8 1,6 5,4 4,9 6,4 1,3 42,7 0,1 18,0 5,2 Of which - other renewable: 107,0 TW - not clearly identifiable: 9,7 TW UCTP Daten TWh (2007) 8,3 19,0 34,2 4,5 20,5 305,8 801,9 116,7 1360,2 Total: 2584,6 TWh 75 76

20 Solarstrom im Wettbewerb Zentrale Produktion Strom Wert/Kosten beim Kunden Produktion beim Kunden Das Solarstrom Dilemma: Am Anfang für 25 Jahre alles selber bezahlen? Wasserkraft Kohle Gas Atomkraft Öl >1 MW Wasserkraft < 1 MW Solar thermisch Geothermie Biomasse Wind PV Solar- PV 2. Klasse Zürich - Bern <> SFr Klasse Zürich - Bern <> SFr Klasse x 25 Jahre =SFr Klasse x 25 Jahre =SFr # 5# 10# 15# 20# 30# 40# 50!c/kWh Faktor 4 Faktor 3-4 der Faktor 16 gilt nur für EW`s! Nordmann Erlenbach 2007 Der Kluge reist im Zuge! mit dem 25 Jahre Fix-Kosten - GA? Nordmann Erlenbach Kostendeckende PV Vergütung in Burgdorf ab 1992 in Deutschland ab 2000 und in der Schweiz 2007! Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Deutschen Strompreis ist gering 0.12 % 60 % 40 % Fr. 1.- Alle Bezahlen wenig # Wenige bezahlen alles! EWB -.16 /kwh Rp Th. Nordmann Erlenbach

21 Von der W zur Watt Gesellschaft Primär-Energie-Verbrauch in Watt pro Person Schweiz ø Energiefluss Watt/Kopf global Industrieländer Entwicklungsländer USA Kanada Frankreich Deutschland Grossbritannien Schweiz China Indonesien Indien % Anteil nichtkommerzieller Energie Äthiopien Bangladesch Endenergie [W/Kopf] 1'500 1'500 1' Europa als Watt-Gesellschaft? 450 Wohnen & Arbeiten 1' Güter & Nahrung 900 Infrastruktur Heute: Watt pro Person in der 2000 Watt-Gesllschaft Watt pro Person Strom Auto Flugzeug ÖV 83 Sieben Thesen I: Montag Solarstrom ist heute noch die teuerste neue erneuerbare Energie aber mit dem grössten Anwendungs- und Kostenreduktionspotential. Dienstag Im Netzverbund laden Solarstromanlagen in einen unendlich grossen Speicher. Es gibt keine Speicherkosten und keine Speicherverluste. Wasserkraft und PV: eine optimale Kombination! Mittwoch Die technischen und ästhetischen Integrationsmöglichkeiten von PV am Gebäude sind vielfältig und können auch gestalterisch genutzt werden. 84

22 Sieben Thesen II: Sieben Thesen III: Donnerstag Anwendungspotential der PV Gebäudeintegration = ø 30% des Gesamt-Stromverbrauchs. Das enorme Flächenpotential (ø 25 m2/kopf) wird heute nur im Promille-Bereich genutzt. Freitag Bei Passivhäusern ist der verbleibende Stromverbrauch der dominierende Teil in der Energiebilanz. Bei konsequentem Einsatz von A-Geräten ist die Reduktion auf 1/4-1/2 möglich! Samstag Die Entwicklung der Architektur hin zum Passivhaus ist parallel und zu wenig zusammen mit den Möglichkeiten der Photovoltaik verlaufen. Gefragt ist der Schulterschluss zwischen Wärme- und Stromnutzung % PV-Stromanteil sind heute leicht machbar! Sonntag «Im Hause muss beginnen, was leuchten will im Vaterland» Jeremias Gotthelf Schweizer Dichter und Denker Das Rezept heisst: Passivhaus, mit Solares Brauchwasser A-Geräte und Solarstrom! 85 86